(57)【要約】  符号化対象帯域を階層（レイヤ）毎に選択する階層符号化（スケーラブル符号化）方式において、復号信号の品質を改善することができる符号化装置を開示する。この符号化装置（１０１）は、周波数領域を分割した複数のサブバンドの中から入力スペクトルの第１量子化対象帯域を選択してこの帯域の第１帯域情報を含む第１レイヤ符号化情報を生成する第１レイヤ符号化部（２０２）と、第１レイヤ符号化情報を用いて生成された第１復号信号と入力スペクトルとを用いて第１レイヤ差分スペクトルを生成する加算部（２０４）と、第１レイヤ差分スペクトルの第２量子化対象帯域を選択してこの帯域の第２帯域情報を含む第２レイヤ符号化情報を生成する第２レイヤ符号化部（２０５）と、を具備し、第１レイヤ符号化部（２０２）は、第１帯域情報および第２帯域情報に基づいて、入力スペクトルの利得の量子化方法を複数の候補から決定する。
2011058758.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも２つの符号化レイヤを有する符号化装置であって、
周波数領域の入力信号を入力し、前記周波数領域を分割した複数のサブバンドの中から前記入力信号の第１量子化対象帯域を選択して第１帯域情報を求めるとともに、前記第１量子化対象帯域の前記入力信号の第１利得を求め、前記第１帯域情報と、前記第１利得を符号化して得られる第１利得符号化情報と、を含む第１符号化情報を生成し、前記第１符号化情報を用いた復号を行うことにより得られる復号信号と前記入力信号との差分信号を生成する第１レイヤ符号化手段と、
前記差分信号を入力し、前記複数のサブバンドの中から前記差分信号の第２量子化対象帯域を選択して第２帯域情報を求めるとともに、前記第２量子化対象帯域の前記差分信号の第２利得を求め、前記第２帯域情報と前記第２利得を符号化して得られる第２利得符号化情報とを含む第２符号化情報を生成する第２レイヤ符号化手段と、を具備し、
前記第１レイヤ符号化手段は、
前記第１帯域情報に基づいて、前記第１利得の符号化方法を複数の候補から決定する判定手段、を具備する、
符号化装置。
【請求項２】
前記判定手段は、
更に前記第２帯域情報に基づいて、前記符号化方法を決定する、
請求項１記載の符号化装置。
【請求項３】
前記判定手段は、
前記第１帯域情報及び前記第２帯域情報に基づいて、前記符号化方法を、予測符号化方法と非予測符号化方法とのいずれかに決定する、
請求項１記載の符号化装置。
【請求項４】
前記判定手段は、
過去のフレームにおける前記第１帯域情報および前記第２帯域情報と、現フレームにおける前記第１帯域情報および前記第２帯域情報とに基づいて、前記符号化方法を、予測符号化方法と非予測符号化方法とのいずれかに決定する、
請求項１記載の符号化装置。
【請求項５】
前記判定手段は、
過去のフレームにおける前記第１帯域情報および前記第２帯域情報を用いて求められる、過去のフレームにおける前記第１量子化対象帯域および前記第２量子化対象帯域の和集合である第３量子化対象帯域と、現フレームにおける前記第１帯域情報および前記第２帯域情報を用いて求められる、現フレームにおける前記第１量子化対象帯域および前記第２量子化対象帯域の和集合である第４量子化対象帯域と、を比較した結果に基づいて、前記符号化方法を、予測符号化方法と非予測符号化方法とのいずれかに決定する、
請求項１記載の符号化装置。
【請求項６】
前記判定手段は、
前記結果が、前記第３量子化対象帯域と前記第４量子化対象帯域とに含まれる共通のサブバンドの数が予め設定された閾値以上である場合には、前記符号化方法を予測符号化方法に決定し、前記共通のサブバンドの数が前記閾値未満の場合には、前記符号化方法を非予測符号化方法に決定する、
請求項５記載の符号化装置。
【請求項７】
前記第１レイヤ符号化手段は、
前記複数のサブバンドの中から前記入力信号の前記第１量子化対象帯域を選択して前記第１帯域情報を生成するとともに、前記第１量子化対象帯域の前記入力信号を出力する帯域選択手段と、
前記第１量子化対象帯域の前記入力信号の形状及び前記第１利得を符号化して形状符号化情報及び前記第１利得符号化情報を生成する形状・利得符号化手段と、
を具備する、
請求項１記載の符号化装置。
【請求項８】
前記形状・利得符号化手段は、
決定された前記符号化方法を用いて、前記第１利得を符号化する、
請求項７記載の符号化装置。
【請求項９】
少なくとも２つの符号化レイヤを有する符号化装置であって、
周波数領域の入力信号を入力し、前記周波数領域を分割した複数のサブバンドの中から前記入力信号の第１量子化対象帯域を選択して第１帯域情報を求めるとともに、前記第１量子化対象帯域の前記入力信号の第１利得を求め、前記第１帯域情報と、前記第１利得を符号化して得られる第１利得符号化情報と、を含む第１符号化情報を生成し、前記第１符号化情報を用いた復号を行うことにより得られる復号信号と前記入力信号との差分信号を生成する第１レイヤ符号化手段と、
前記差分信号を入力し、前記複数のサブバンドの中から前記差分信号の第２量子化対象帯域を選択して第２帯域情報を求めるとともに、前記第２量子化対象帯域の前記差分信号の第２利得を求め、前記第２帯域情報と前記第２利得を符号化して得られる第２利得符号化情報とを含む第２符号化情報を生成する第２レイヤ符号化手段と、を具備し、
前記第１レイヤ符号化手段あるいは前記第２レイヤ符号化手段の少なくとも一方は、
自レイヤ以下のレイヤにおける帯域情報に基づいて、各レイヤの量子化対象帯域における前記各レイヤの符号化手段への入力信号の利得の符号化方法を複数の候補から決定する判定手段、を具備する、
符号化装置。
【請求項１０】
前記判定手段は、
前記自レイヤ以下のレイヤにおける帯域情報に基づいて、前記符号化方法を、予測符号化方法と非予測符号化方法とのいずれかに決定する、
請求項９記載の符号化装置。
【請求項１１】
前記判定手段は、
過去のフレームにおける前記第１帯域情報および前記第２帯域情報と、現フレームにおける前記第１帯域情報および前記第２帯域情報のうち、前記自レイヤ以下のレイヤにおける帯域情報に基づいて、前記符号化方法を、予測符号化方法と非予測符号化方法とのいずれかに決定する、
請求項９記載の符号化装置。
【請求項１２】
前記判定手段は、
過去のフレームにおける前記第１帯域情報および前記第２帯域情報のうち、前記自レイヤ以下のレイヤにおける帯域情報を用いて求められる、過去のフレームにおける前記第１量子化対象帯域および前記第２量子化対象帯域のうち、前記自レイヤ以下のレイヤにおける帯域情報の和集合である第３量子化対象帯域と、現フレームにおける前記第１帯域情報および前記第２帯域情報のうち、前記自レイヤ以下のレイヤにおける帯域情報を用いて求められる、現フレームにおける前記第１量子化対象帯域および前記第２量子化対象帯域のうち、前記自レイヤ以下のレイヤにおける帯域情報の和集合である第４量子化対象帯域と、を比較した結果に基づいて、前記符号化方法を、予測符号化方法と非予測符号化方法とのいずれかに決定する、
請求項９記載の符号化装置。
【請求項１３】
前記判定手段は、
前記結果が、前記第３量子化対象帯域と前記第４量子化対象帯域とに含まれる共通のサブバンドの数が予め設定された閾値以上である場合には、前記符号化方法を予測符号化方法に決定し、前記共通のサブバンドの数が前記閾値未満の場合には、前記符号化方法を非予測符号化方法に決定する、
請求項９記載の符号化装置。
【請求項１４】
請求項１に記載の符号化装置を具備する通信端末装置。
【請求項１５】
請求項１に記載の符号化装置を具備する基地局装置。
【請求項１６】
少なくとも２つの符号化レイヤを有する符号化装置において生成された情報を受信して復号する復号装置であって、
前記符号化装置の第１レイヤの符号化により得られた、周波数領域を分割した複数のサブバンドの中から前記第１レイヤの第１量子化対象帯域を選択して生成された第１帯域情報を含む前記第１符号化情報と、前記第１符号化情報を用いた前記符号化装置の第２レイヤの符号化により得られた、前記複数のサブバンドの中から前記第２レイヤの第２量子化対象帯域を選択して生成された第２帯域情報を含む前記第２符号化情報と、を有する前記情報を受信する受信手段と、
前記情報から得られる前記第１符号化情報を入力し、前記第１帯域情報に基づいて設定される前記第１量子化対象帯域に対する第１復号信号を生成する第１レイヤ復号手段と、
前記情報から得られる前記第２符号化情報を入力し、前記第２帯域情報に基づいて設定される前記第２量子化対象帯域に対する第２復号信号を生成する第２レイヤ復号手段と、を具備し、
前記第１レイヤ復号手段は、
前記第１帯域情報に基づいて、前記第１復号信号の利得の復号方法を複数の候補から決定する判定手段を、を具備する、
復号装置。
【請求項１７】
前記判定手段は、
更に前記第２帯域情報に基づいて、前記復号方法を決定する、
請求項１６記載の復号装置。
【請求項１８】
前記判定手段は、
前記第１帯域情報および前記第２帯域情報に基づいて、前記復号方法を、予測復号方法と非予測復号方法とのいずれかに決定する、
請求項１６記載の復号装置。
【請求項１９】
前記判定手段は、
過去のフレームにおける前記第１帯域情報および前記第２帯域情報と、現フレームにおける前記第１帯域情報および前記第２帯域情報とに基づいて、前記復号方法を、予測復号方法と非予測復号方法とのいずれかに決定する、
請求項１６記載の復号装置。
【請求項２０】
前記判定手段は、
過去のフレームにおける前記第１帯域情報および前記第２帯域情報を用いて求められる、過去のフレームにおける前記第１量子化対象帯域および前記第２量子化対象帯域の和集合である第３量子化対象帯域と、現フレームにおける前記第１帯域情報および前記第２帯域情報を用いて求められる、現フレームにおける前記第１量子化対象帯域および前記第２量子化対象帯域の和集合である第４量子化対象帯域と、を比較した結果に基づいて、前記復号方法を、予測復号方法と非予測復号方法とのいずれかに決定する、
請求項１６記載の復号装置。
【請求項２１】
前記判定手段は、
前記結果が、前記第３量子化対象帯域と前記第４量子化対象帯域とに含まれる共通のサブバンドの数が予め設定された閾値以上である場合には、前記復号方法を予測復号方法に決定し、前記共通のサブバンドの数が前記閾値未満の場合には、前記復号方法を非予測復号方法に決定する、
請求項２０記載の復号装置。
【請求項２２】
前記受信手段は、
前記符号化装置の第１レイヤの符号化により得られた、前記第１量子化対象帯域における利得の符号化方法として予測符号化を用いたか否かを判定した判定情報を更に含む前記第１符号化情報を受信し、
前記判定手段は、
更に前記判定情報に基づいて、前記復号方法を、予測復号方法と非予測復号方法とのいずれかに決定する、
請求項１６記載の復号装置。
【請求項２３】
請求項１６に記載の復号装置を具備する通信端末装置。
【請求項２４】
請求項１６に記載の復号装置を具備する基地局装置。
【請求項２５】
少なくとも２つの符号化レイヤを有する符号化方法であって、
周波数領域の入力信号を入力し、前記周波数領域を分割した複数のサブバンドの中から前記入力信号の第１量子化対象帯域を選択して第１帯域情報を求めるとともに、前記第１量子化対象帯域の前記入力信号の第１利得を求め、前記第１帯域情報と、前記第１利得を符号化して得られる第１利得符号化情報と、を含む第１符号化情報を生成し、前記第１符号化情報を用いた復号を行うことにより得られる復号信号と前記入力信号との差分信号を生成する第１レイヤ符号化ステップと、
前記差分信号を入力し、前記複数のサブバンドの中から前記差分信号の第２量子化対象帯域を選択して第２帯域情報を求めるとともに、前記第２量子化対象帯域の前記差分信号の第２利得を求め、前記第２帯域情報と前記第２利得を符号化して得られる第２利得符号化情報とを含む第２符号化情報を生成する第２レイヤ符号化ステップと、を具備し、
前記第１レイヤ符号化ステップは、
前記第１帯域情報に基づいて、前記第１利得の符号化方法を複数の候補から決定する判定ステップ、を具備する、
符号化方法。
【請求項２６】
少なくとも２つの符号化レイヤを有する符号化装置において生成された情報を受信して復号する復号方法であって、
前記符号化装置の第１レイヤの符号化により得られた、周波数領域を分割した複数のサブバンドの中から前記第１レイヤの第１量子化対象帯域を選択して生成された第１帯域情報を含む前記第１符号化情報と、前記第１符号化情報を用いた前記符号化装置の第２レイヤの符号化により得られた、前記複数のサブバンドの中から前記第２レイヤの第２量子化対象帯域を選択して生成された第２帯域情報を含む前記第２符号化情報と、を有する前記情報を受信する受信ステップと、
前記情報から得られる前記第１符号化情報を入力し、前記第１帯域情報に基づいて設定される前記第１量子化対象帯域に対する第１復号信号を生成する第１レイヤ復号ステップと、
前記情報から得られる前記第２符号化情報を入力し、前記第２帯域情報に基づいて設定される前記第２量子化対象帯域に対する第２復号信号を生成する第２レイヤ復号ステップと、を具備し、
前記第１レイヤ復号ステップは、
前記第１帯域情報に基づいて、前記第１復号信号の利得の復号方法を複数の候補から決定する判定ステップを、を具備する、
復号方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、信号を符号化して伝送する通信システムに用いられる符号化装置、復号装置およびこれらの方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
インターネット通信に代表されるパケット通信システムや、移動通信システムなどで音声・楽音信号を伝送する場合、音声・楽音信号の伝送効率を高めるため、圧縮・符号化技術がよく使われる。また、近年では、単に低ビットレートで音声・楽音信号を符号化するという一方で、より広帯域の音声・楽音信号を高品質に符号化する技術に対するニーズが高まっている。【０００３】
このようなニーズに対して、複数の符号化技術を階層的に統合する様々な技術が開発されてきている。例えば非特許文献１には、基本構成単位をモジュール化されたＴｗｉｎＶＱ（Transform Domain Weighted Interleave Vector Quantization；周波数領域重み付きインターリーブベクトル量子化）を用いて所望の周波数帯域のスペクトル（ＭＤＣＴ（Modified Discrete Cosine Transform）係数）を階層的に符号化する手法が開示されている。当該モジュールを共通化して複数回使用することにより、シンプルかつ自由度の高いスケーラブル符号化を実現できる。この手法では、各階層（レイヤ）の符号化対象となるサブバンドは予め定められている構成が基本となるが、入力信号の性質に応じて各階層（レイヤ）の符号化対象となるサブバンドの位置を予め定められた帯域の中で変動させる構成も開示されている。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】神明夫他、「階層的変換符号化基本モジュールによって構成されるスケーラブル楽音符号化（Scalable Audio Coding Based on Hierarchical Transform Coding Modules）」、電子情報通信学会論文誌A, Vol. J83-A, No.3, pp.241-252, 2000年3月
【非特許文献２】ITU-T:G.718; Frame error robust narrowband and wideband embedded variable bit-rate coding of speech and audio from 8-32 kbit/s. ITU-T Recommendation G.718(2008)
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、上記非特許文献１では、例えば、各階層（レイヤ）において符号化対象となるサブバンドの位置を予め定められた帯域の中で変動させる構成において、フレーム毎、またレイヤ毎に符号化対象として選択されるサブバンドが異なる。そのため、符号化対象とする帯域（符号化対象帯域）の周波数パラメータの符号化方法として、時間軸方向での予測符号化を適用したり、レイヤ軸方向での予測符号化を適用したりすることができず、符号化効率が不十分であるという問題点がある。その結果、生成される復号音声の品質が不十分となる問題点もある。【０００６】
本発明の目的は、符号化対象帯域を階層（レイヤ）毎に選択する階層符号化（スケーラブル符号化）方式において、復号信号の品質を改善することができる符号化装置、復号装置およびこれらの方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の符号化装置は、少なくとも２つの符号化レイヤを有する符号化装置であって、周波数領域の入力信号を入力し、前記周波数領域を分割した複数のサブバンドの中から前記入力信号の第１量子化対象帯域を選択して第１帯域情報を求めるとともに、前記第１量子化対象帯域の前記入力信号の第１利得を求め、前記第１帯域情報と、前記第１利得を符号化して得られる第１利得符号化情報と、を含む第１符号化情報を生成し、前記第１符号化情報を用いた復号を行うことにより得られる復号信号と前記入力信号との差分信号を生成する第１レイヤ符号化手段と、前記差分信号を入力し、前記複数のサブバンドの中から前記差分信号の第２量子化対象帯域を選択して第２帯域情報を求めるとともに、前記第２量子化対象帯域の前記差分信号の第２利得を求め、前記第２帯域情報と前記第２利得を符号化して得られる第２利得符号化情報とを含む第２符号化情報を生成する第２レイヤ符号化手段と、を具備し、前記第１レイヤ符号化手段は、前記第１帯域情報に基づいて、前記第１利得の符号化方法を複数の候補から決定する判定手段、を具備する。【０００８】
本発明の符号化装置は、少なくとも２つの符号化レイヤを有する符号化装置であって、周波数領域の入力信号を入力し、前記周波数領域を分割した複数のサブバンドの中から前記入力信号の第１量子化対象帯域を選択して第１帯域情報を求めるとともに、前記第１量子化対象帯域の前記入力信号の第１利得を求め、前記第１帯域情報と、前記第１利得を符号化して得られる第１利得符号化情報と、を含む第１符号化情報を生成し、前記第１符号化情報を用いた復号を行うことにより得られる復号信号と前記入力信号との差分信号を生成する第１レイヤ符号化手段と、前記差分信号を入力し、前記複数のサブバンドの中から前記差分信号の第２量子化対象帯域を選択して第２帯域情報を求めるとともに、前記第２量子化対象帯域の前記差分信号の第２利得を求め、前記第２帯域情報と前記第２利得を符号化して得られる第２利得符号化情報とを含む第２符号化情報を生成する第２レイヤ符号化手段と、を具備し、前記第１レイヤ符号化手段あるいは前記第２レイヤ符号化手段の少なくとも一方は、自レイヤ以下のレイヤにおける帯域情報に基づいて、各レイヤの量子化対象帯域における前記各レイヤの符号化手段への入力信号の利得の符号化方法を複数の候補から決定する判定手段、を具備する。【０００９】
本発明の復号装置は、少なくとも２つの符号化レイヤを有する符号化装置において生成された情報を受信して復号する復号装置であって、前記符号化装置の第１レイヤの符号化により得られた、周波数領域を分割した複数のサブバンドの中から前記第１レイヤの第１量子化対象帯域を選択して生成された第１帯域情報を含む前記第１符号化情報と、前記第１符号化情報を用いた前記符号化装置の第２レイヤの符号化により得られた、前記複数のサブバンドの中から前記第２レイヤの第２量子化対象帯域を選択して生成された第２帯域情報を含む前記第２符号化情報と、を有する前記情報を受信する受信手段と、前記情報から得られる前記第１符号化情報を入力し、前記第１帯域情報に基づいて設定される前記第１量子化対象帯域に対する第１復号信号を生成する第１レイヤ復号手段と、前記情報から得られる前記第２符号化情報を入力し、前記第２帯域情報に基づいて設定される前記第２量子化対象帯域に対する第２復号信号を生成する第２レイヤ復号手段と、を具備し、前記第１レイヤ復号手段は、前記第１帯域情報に基づいて、前記第１復号信号の利得の復号方法を複数の候補から決定する判定手段を、を具備する。【００１０】
本発明の符号化方法は、少なくとも２つの符号化レイヤを有する符号化方法であって、周波数領域の入力信号を入力し、前記周波数領域を分割した複数のサブバンドの中から前記入力信号の第１量子化対象帯域を選択して第１帯域情報を求めるとともに、前記第１量子化対象帯域の前記入力信号の第１利得を求め、前記第１帯域情報と、前記第１利得を符号化して得られる第１利得符号化情報と、を含む第１符号化情報を生成し、前記第１符号化情報を用いた復号を行うことにより得られる復号信号と前記入力信号との差分信号を生成する第１レイヤ符号化ステップと、前記差分信号を入力し、前記複数のサブバンドの中から前記差分信号の第２量子化対象帯域を選択して第２帯域情報を求めるとともに、前記第２量子化対象帯域の前記差分信号の第２利得を求め、前記第２帯域情報と前記第２利得を符号化して得られる第２利得符号化情報とを含む第２符号化情報を生成する第２レイヤ符号化ステップと、を具備し、前記第１レイヤ符号化ステップは、前記第１帯域情報に基づいて、前記第１利得の符号化方法を複数の候補から決定する判定ステップ、を具備する。【００１１】
本発明の復号方法は、少なくとも２つの符号化レイヤを有する符号化装置において生成された情報を受信して復号する復号方法であって、前記符号化装置の第１レイヤの符号化により得られた、周波数領域を分割した複数のサブバンドの中から前記第１レイヤの第１量子化対象帯域を選択して生成された第１帯域情報を含む前記第１符号化情報と、前記第１符号化情報を用いた前記符号化装置の第２レイヤの符号化により得られた、前記複数のサブバンドの中から前記第２レイヤの第２量子化対象帯域を選択して生成された第２帯域情報を含む前記第２符号化情報と、を有する前記情報を受信する受信ステップと、前記情報から得られる前記第１符号化情報を入力し、前記第１帯域情報に基づいて設定される前記第１量子化対象帯域に対する第１復号信号を生成する第１レイヤ復号ステップと、前記情報から得られる前記第２符号化情報を入力し、前記第２帯域情報に基づいて設定される前記第２量子化対象帯域に対する第２復号信号を生成する第２レイヤ復号ステップと、を具備し、前記第１レイヤ復号ステップは、前記第１帯域情報に基づいて、前記第１復号信号の利得の復号方法を複数の候補から決定する判定ステップを、を具備する。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、符号化対象とする帯域を階層（レイヤ）毎に選択する階層符号化（スケーラブル符号化）方式において、現フレームの周波数パラメータの符号化効率が向上し、その結果復号信号の品質を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の実施の形態１に係る符号化装置および復号装置を有する通信システムの構成を示すブロック図
【図２】実施の形態１に係る符号化装置の内部の主要な構成を示すブロック図
【図３】図２に示した第１レイヤ符号化部の内部の主要な構成を示すブロック図
【図４】実施の形態１に係るリージョンの構成を示す図
【図５】図２に示した第１レイヤ復号部の内部の主要な構成を示すブロック図
【図６】図２に示した第２レイヤ符号化部の内部の主要な構成を示すブロック図
【図７】図２に示した第２レイヤ復号部の内部の主要な構成を示すブロック図
【図８】実施の形態１に係る復号装置の内部の主要な構成を示すブロック図
【図９】本発明の実施の形態２に係る符号化装置の内部の主要な構成を示すブロック図
【図１０】図９に示した第１レイヤ符号化部の内部の主要な構成を示すブロック図
【図１１】図９に示した第１レイヤ復号部の内部の主要な構成を示すブロック図
【図１２】図９に示した第２レイヤ符号化部の内部の主要な構成を示すブロック図
【図１３】図９に示した第２レイヤ復号部の内部の主要な構成を示すブロック図
【図１４】図９に示した第３レイヤ符号化部の内部の主要な構成を示すブロック図
【図１５】実施の形態２に係る復号装置の内部の主要な構成を示すブロック図
【図１６】図１５に示した第３レイヤ復号部の内部の主要な構成を示すブロック図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、本発明に係る符号化装置および復号装置として、音声符号化装置および音声復号装置を例にとって説明する。
【００１５】
本発明は、符号化対象とする帯域を階層（レイヤ）毎に選択する階層符号化（スケーラブル符号化）方式における技術である。具体的には、階層符号化（スケーラブル符号化）方式において、符号化対象帯域の周波数パラメータの量子化方法として、時間軸方向、およびレイヤ軸（階層的）方向での予測符号化又は非予測符号化を適応的に切り替える技術である。なお、非特許文献２には、非階層的符号化方式において、符号化対象帯域の周波数パラメータの量子化方法として、予測符号化／非予測符号化を適応的に切り替える技術が開示されている。以下の各実施の形態では、階層符号化（スケーラブル符号化）方式において、符号化対象帯域の周波数パラメータの量子化方法として、予測符号化／非予測符号化を適応的に切り替え、周波数パラメータの効率的な予測符号化を実現する技術を開示する。
【００１６】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る符号化装置および復号装置を有する通信システムの構成を示すブロック図である。図１において、通信システムは、符号化装置１０１と復号装置１０３とを備え、それぞれ伝送路１０２を介して通信可能な状態となっている。なお、符号化装置１０１および復号装置１０３はいずれも、通常、基地局装置あるいは通信端末装置等に搭載されて用いられる。
【００１７】
符号化装置１０１は、入力信号をＮサンプルずつ区切り（Ｎは自然数）、Ｎサンプルを１フレームとしてフレーム毎に符号化を行う。ここで、符号化の対象となる入力信号をｘｎ（ｎ＝０、…、Ｎ−１）と表すこととする。ｎは、Ｎサンプルずつ区切られた入力信号のうち、信号要素のｎ＋１番目を示す。符号化装置１０１は、符号化された入力情報（以下「符号化情報」という）を伝送路１０２を介して復号装置１０３に送信する。
【００１８】
復号装置１０３は、伝送路１０２を介して符号化装置１０１から送信された符号化情報を受信し、これを復号し出力信号を得る。
【００１９】
図２は、図１に示した符号化装置１０１の内部の主要な構成を示すブロック図である。符号化装置１０１は、一例として３つの符号化階層（レイヤ）から成る階層符号化装置とする。ここで、ビットレートの低い方から順に、第１レイヤ、第２レイヤ、第３レイヤと呼ぶことにする。
【００２０】
直交変換処理部２０１は、バッファｂｕｆ１（ｎ）（ｎ＝０、…、Ｎ−１）を内部に有し、入力信号ｘ１（ｎ）を修正離散コサイン変換（ＭＤＣＴ：Modified Discrete Cosine Transform）する。これにより、入力信号ｘ１（ｎ）が、周波数領域パラメータ（周波数領域信号）に変換される。
【００２１】
次に、直交変換処理部２０１における直交変換処理について、その計算手順と内部バッファへのデータ出力に関して説明する。
【００２２】
まず、直交変換処理部２０１は、下記の式（１）によりバッファｂｕｆ１（ｎ）を、「０」を初期値として初期化する。
【数１】
2011058758.tif 000003
【００２３】
次いで、直交変換処理部２０１は、下記の式（２）に従って、入力信号ｘ１（ｎ）に対し修正離散コサイン変換（ＭＤＣＴ）を行い、入力信号ｘ１（ｎ）のＭＤＣＴ係数（以下「入力スペクトル」と呼ぶ）Ｘ１（ｋ）を求める。
【数２】
2011058758.tif 000004
【００２４】
ここで、ｋは１フレームにおける各サンプルのインデックスを示す。直交変換処理部２０１は、入力信号ｘ１（ｎ）とバッファｂｕｆ１（ｎ）とを結合させたベクトルであるｘ１’（ｎ）を下記の式（３）により求める。
【数３】
2011058758.tif 000005
【００２５】
次に、直交変換処理部２０１は、式（４）によりバッファｂｕｆ１（ｎ）を更新する。
【数４】
2011058758.tif 000006
【００２６】
そして、直交変換処理部２０１は、入力スペクトルＸ１（ｋ）を第１レイヤ符号化部２０２、および加算部２０４に出力する。
【００２７】
第１レイヤ符号化部２０２には、直交変換処理部２０１から入力スペクトルＸ１（ｋ）が入力される。また、第１レイヤ符号化部２０２には、第２レイヤ符号化部２０５から時間的に１つ前の処理フレームにおける第２レイヤ符号化情報に含まれる第２レイヤ利得符号化情報および第２レイヤ帯域情報が入力される。また、第１レイヤ符号化部２０２には、第３レイヤ符号化部２０８から時間的に１つ前の処理フレームにおける第３レイヤ符号化情報に含まれる第３レイヤ利得符号化情報および第３レイヤ帯域情報が入力される。
【００２８】
第１レイヤ符号化部２０２は、これら入力された情報を用いて、入力スペクトルＸ１（ｋ）を符号化し、第１レイヤ符号化情報を生成する。次に、第１レイヤ符号化部２０２は、生成した第１レイヤ符号化情報を、第１レイヤ復号部２０３、および符号化情報統合部２０９に出力する。なお、第１レイヤ符号化部２０２の詳細については後述する。
【００２９】
第１レイヤ復号部２０３には、第１レイヤ符号化部２０２から第１レイヤ符号化情報が入力される。また、第１レイヤ復号部２０３には、第２レイヤ符号化部２０５から時間的に１つ前の処理フレームにおける第２レイヤ利得符号化情報が入力される。また、第１レイヤ復号部２０３には、第３レイヤ符号化部２０８から時間的に１つ前の処理フレームにおける第３レイヤ利得符号化情報が入力される。
【００３０】
第１レイヤ復号部２０３は、これら帯域情報および利得符号化情報を用いて、第１レイヤ符号化情報を復号して、第１レイヤ復号スペクトルを算出する。次に、第１レイヤ復号部２０３は、生成した第１レイヤ復号スペクトルを加算部２０４に出力する。なお、第１レイヤ復号部２０３の詳細については後述する。
【００３１】
加算部２０４は、第１レイヤ復号スペクトルの極性を反転させて、入力スペクトルに加算することにより、入力スペクトルと第１レイヤ復号スペクトルとの差分スペクトルを算出する。加算部２０４は、得られた差分スペクトルを第１レイヤ差分スペクトルとして第２レイヤ符号化部２０５に出力する。
【００３２】
第２レイヤ符号化部２０５は、加算部２０４から入力される第１レイヤ差分スペクトルを用いて第２レイヤ符号化情報を生成する。次に、第２レイヤ符号化部２０５は、生成した第２レイヤ符号化情報を第２レイヤ復号部２０６、および符号化情報統合部２０９に出力する。また、第２レイヤ符号化部２０５は、第２レイヤ符号化情報に含まれる第２レイヤ利得符号化情報および第２レイヤ帯域情報を第１レイヤ符号化部２０２に出力する。これにより、第１レイヤ符号化部２０２では、次の処理フレームにおいて、第２レイヤ利得符号化情報および第２レイヤ帯域情報が利用されて符号化が行われる。なお、第２レイヤ符号化部２０５の詳細については後述する。
【００３３】
第２レイヤ復号部２０６は、第２レイヤ符号化部２０５から入力される第２レイヤ符号化情報を復号して、第２レイヤ復号スペクトルを算出する。次に、第２レイヤ復号部２０６は、生成した第２レイヤ復号スペクトルを加算部２０７に出力する。なお、第２レイヤ復号部２０６の詳細については後述する。
【００３４】
加算部２０７は、第２レイヤ復号スペクトルの極性を反転させて、第１レイヤ差分スペクトルに加算することにより、第１レイヤ差分スペクトルと第２レイヤ復号スペクトルとの差分スペクトルを算出する。加算部２０７は、得られた差分スペクトルを第２レイヤ差分スペクトルとして第３レイヤ符号化部２０８に出力する。
【００３５】
第３レイヤ符号化部２０８は、加算部２０７から入力される第２レイヤ差分スペクトルを用いて第３レイヤ符号化情報を生成し、生成した第３レイヤ符号化情報を符号化情報統合部２０９に出力する。また、第３レイヤ符号化部２０８は、第３レイヤ符号化情報に含まれる第３レイヤ利得符号化情報および第３レイヤ帯域情報を、第１レイヤ符号化部２０２および第１レイヤ復号部２０３に出力する。これにより、第１レイヤ符号化部２０２および第１レイヤ復号部２０３では、次の処理フレームにおいて、第３レイヤ利得符号化情報および第３レイヤ帯域情報が利用されて符号化が行われる。なお、第３レイヤ符号化部２０８の詳細については後述する。
【００３６】
符号化情報統合部２０９は、第１レイヤ符号化部２０２から入力される第１レイヤ符号化情報と、第２レイヤ符号化部２０５から入力される第２レイヤ符号化情報と、第３レイヤ符号化部２０８から入力される第３レイヤ符号化情報とを統合する。次に、符号化情報統合部２０９は、統合した情報源符号に対し、必要であれば伝送誤り符号などを付加した上でこれを符号化情報として伝送路１０２に出力する。
【００３７】
図３は、第１レイヤ符号化部２０２の主要な構成を示すブロック図である。
【００３８】
この図において、第１レイヤ符号化部２０２は、帯域選択部３０１、形状符号化部３０２、適応予測判定部３０３、利得符号化部３０４、および多重化部３０５を備える。
【００３９】
帯域選択部３０１は、直交変換処理部２０１から入力される入力スペクトルを複数のサブバンドに分割し、複数のサブバンドから量子化対象となる帯域（量子化対象帯域）を選択する。帯域選択部３０１は、選択した量子化対象帯域を示す帯域情報（第１レイヤ帯域情報）を、形状符号化部３０２、適応予測判定部３０３、および多重化部３０５に出力する。また、帯域選択部３０１は、入力スペクトルを形状符号化部３０２に出力する。なお、形状符号化部３０２への入力スペクトルの入力は、直交変換処理部２０１から帯域選択部３０１への入力とは別に、直交変換処理部２０１から直接入力されるようにしても良い。帯域選択部３０１の処理の詳細は後述する。
【００４０】
形状符号化部３０２は、帯域選択部３０１から入力される入力スペクトルのうち、第１レイヤ帯域情報が示す帯域に対応するスペクトル（ＭＤＣＴ係数）を用いて形状情報の符号化を行って第１レイヤ形状符号化情報を生成する。次に、形状符号化部３０２は、生成した第１レイヤ形状符号化情報を多重化部３０５に出力する。また、形状符号化部３０２は、形状符号化時に算出される理想利得（利得情報）を利得符号化部３０４に出力する。形状符号化部３０２の処理の詳細は後述する。
【００４１】
適応予測判定部３０３には、帯域選択部３０１から第１レイヤ帯域情報が入力される。また、適応予測判定部３０３には、第２レイヤ符号化部２０５から、第２レイヤ帯域情報が入力される。また、適応予測判定部３０３には、第３レイヤ符号化部２０８から、第３レイヤ帯域情報が入力される。適応予測判定部３０３は、内部バッファを有し、過去に帯域選択部３０１、第２レイヤ符号化部２０５、および第３レイヤ符号化部２０８からそれぞれ入力された第１レイヤ帯域情報、第２レイヤ帯域情報、および３レイヤ帯域情報を記憶する。
【００４２】
適応予測判定部３０３は、入力される各帯域情報（第１レイヤ帯域情報、第２レイヤ帯域情報、第３レイヤ帯域情報）を用いて現フレームの量子化対象帯域と過去のフレームの量子化対象帯域との間で共通のサブバンドの数を求める。共通のサブバンドの数が予め定められた所定値以上の場合には、適応予測判定部３０３は、第１レイヤ帯域情報が示す量子化対象帯域のスペクトル（ＭＤＣＴ係数）に対して予測符号化を行うと判定する。一方、共通のサブバンドの数が所定値より小さい場合には、適応予測判定部３０３は、第１レイヤ帯域情報が示す量子化対象帯域のスペクトル（ＭＤＣＴ係数）に対して予測符号化を行わない（つまり、予測を適用しない符号化を行う）と判定する。
【００４３】
適応予測判定部３０３は、判定結果を予測情報（Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ）として利得符号化部３０４および多重化部３０５に出力する。ここで、適応予測判定部３０３は、予測を行うと判定した場合には、Ｆｌａｇ＿ＰＲＥの値を１とし、予測を行わないと判定した場合には、Ｆｌａｇ＿ＰＲＥの値を０とする。なお、適応予測判定部３０３の処理の詳細は後述する。
【００４４】
利得符号化部３０４には、形状符号化部３０２から理想利得が入力される。また、利得符号化部３０４には、適応予測判定部３０３から、予測情報が入力される。また、利得符号化部３０４には、第２レイヤ符号化部２０５および第３レイヤ符号化部２０８から、時間的に１つ前の処理フレームにおける第２レイヤ利得符号化情報および第３レイヤ利得符号化情報が入力される。
【００４５】
利得符号化部３０４は、予測情報が予測符号化を行うという判定結果を示す場合には、形状符号化部３０２から入力される理想利得に対して予測符号化を行って、第１レイヤ利得符号化情報を得る。このとき、利得符号化部３０４は、内蔵のバッファに記憶されている過去のフレームの量子化利得、内蔵の利得コードブック、第２レイヤ利得符号化情報、および第３レイヤ利得符号化情報を用いて、理想利得に対して予測符号化を行う。
【００４６】
一方、利得符号化部３０４は、予測情報が予測符号化を行わないという判定結果を示す場合には、形状符号化部３０２から入力される理想利得を、そのまま量子化する（つまり、予測を適用せずに量子化する）。
【００４７】
利得符号化部３０４は、理想利得を符号化して得られる第１レイヤ利得符号化情報を多重化部３０５に出力する。利得符号化部３０４の処理の詳細は後述する。
【００４８】
多重化部３０５は、第１レイヤ帯域情報、第１レイヤ形状符号化情報、第１レイヤ利得符号化情報、および予測情報を多重化して第１レイヤ符号化情報を生成する。多重化部３０５は、生成した第１レイヤ符号化情報を、第１レイヤ復号部２０３および符号化情報統合部２０９に出力する。
【００４９】
上記のような構成を有する第１レイヤ符号化部２０２は以下の動作を行う。
【００５０】
帯域選択部３０１には、直交変換処理部２０１から入力スペクトルＸ１（ｋ）が入力される。
【００５１】
帯域選択部３０１は、まず、入力スペクトルＸ１（ｋ）を複数のサブバンドに分割する。ここでは、Ｊ（Ｊは自然数）個のサブバンドに均等に分割する場合を例に挙げて説明する。そして、帯域選択部３０１は、Ｊ個のサブバンドの中で連続するＬ（Ｌは自然数）個のサブバンドを選択し、Ｍ（Ｍは自然数）種類のサブバンドのグループを得る。以下、このＭ種類のサブバンドのグループをリージョンと呼ぶ。
【００５２】
図４は、帯域選択部３０１において得られるリージョンの構成を例示する図である。
【００５３】
この図において、サブバンドの数は１７個（Ｊ＝１７）であり、リージョンの種類は８種類（Ｍ＝８）であり、各リージョンは連続する５個（Ｌ＝５）のサブバンドで構成されている。そのうち、例えばリージョン４はサブバンド６〜１０からなる。
【００５４】
次いで、帯域選択部３０１は、下記の式（５）に従い、Ｍ種類の各リージョンの平均エネルギＥ１（ｍ）を算出する。
【数５】
2011058758.tif 000007
【００５５】
この式において、ｊはＪ個の各サブバンドのインデックスを示し、ｍは、Ｍ種類の各リージョンのインデックスを示す。なお、Ｓ（ｍ）は、リージョンｍを構成するＬ個のサブバンドのインデックスのうちの最小値を示し、Ｂ（ｊ）は、サブバンドｊを構成する複数のＭＤＣＴ係数のインデックスのうちの最小値を示す。Ｗ（ｊ）は、サブバンドｊのバンド幅を示し、以下の説明では、Ｊ個の各サブバンドのバンド幅が全て等しい場合、すなわちＷ（ｊ）が定数である場合を例にとって説明する。
【００５６】
次に、帯域選択部３０１は、平均エネルギＥ１（ｍ）が最大となるリージョン、例えばサブバンドｊ”〜（ｊ”＋Ｌ−１）からなる帯域を量子化対象となる帯域（量子化対象帯域）として選択する。帯域選択部３０１は、選択したリージョンを示すインデックスｍ＿ｍａｘを第１レイヤ帯域情報として形状符号化部３０２、適応予測判定部３０３、および多重化部３０５に出力する。また、帯域選択部３０１は、量子化対象帯域の入力スペクトルＸ１（ｋ）を形状符号化部３０２に出力する。なお、以下の説明では、帯域選択部３０１が選択した量子化対象帯域を示すバンドインデックスをｊ”〜（ｊ”＋Ｌ−１）とする。
【００５７】
形状符号化部３０２は、第１レイヤ帯域情報が示す帯域に対応する入力スペクトルＸ１（ｋ）に対して、サブバンド毎に形状量子化を行う。具体的には、形状符号化部３０２はＬ個の各サブバンド毎に、ＳＱ個の形状コードベクトルからなる内蔵の形状コードブックを探索して、下記の式（６）の評価尺度Ｓｈａｐｅ＿ｑ（ｉ）が最大となる形状コードベクトルのインデックスを求める。
【数６】
2011058758.tif 000008
【００５８】
この式において、ＳＣｉｋは形状コードブックを構成する形状コードベクトルを示し、ｉは形状コードベクトルのインデックスを示し、ｋは形状コードベクトルの要素のインデックスを示す。
【００５９】
形状符号化部３０２は、上記の式（６）の評価尺度Ｓｈａｐｅ＿ｑ（ｉ）が最大となる形状コードベクトルのインデックスＳ＿ｍａｘを第１レイヤ形状符号化情報として多重化部３０５に出力する。また、形状符号化部３０２は、下記の式（７）に従い、理想利得Ｇａｉｎ＿ｉ（ｊ）を算出し、算出した理想利得Ｇａｉｎ＿ｉ（ｊ）を利得符号化部３０４に出力する。
【数７】
2011058758.tif 000009
【００６０】
適応予測判定部３０３は、内蔵バッファを有し、過去のフレームにおける第１レイヤ帯域情報を記憶する。以下では、適応予測判定部３０３が、過去の１フレーム分の帯域情報を記憶するバッファを内蔵している場合を例に挙げて説明する。
【００６１】
適応予測判定部３０３には、第２レイヤ符号化部２０５から、時間的に１つ前の処理フレームにおける第２レイヤ帯域情報が入力される。また、適応予測判定部３０３には、第３レイヤ符号化部２０８から、時間的に１つ前の処理フレームにおける第３レイヤ帯域情報が入力される。
【００６２】
適応予測判定部３０３は、まず、過去のフレームにおける第１レイヤ帯域情報、第２レイヤ帯域情報、第３レイヤ帯域情報、および現フレームにおける第１レイヤ帯域情報を用いて、過去のフレームの量子化対象帯域と現フレームの量子化対象帯域との間で共通のサブバンドの数を求める。
【００６３】
次に、適応予測判定部３０３は、共通のサブバンドの数が所定値以上の場合は、予測符号化を行うと判定し、共通のサブバンドの数が所定値より小さい場合は、予測符号化を行わないと判定する。具体的には、適応予測判定部３０３は、時間的に１つ前の処理フレームにおける第１レイヤ帯域情報が示すサブバンド（集合Ｍ１ｔ−１とする）、第２レイヤ帯域情報が示すサブバンド（集合Ｍ２ｔ−１とする）、および第３レイヤ帯域情報が示すサブバンド（集合Ｍ３ｔ−１とする）の和集合のサブバンド群（集合Ｍ１２３ｔ−１とする）と、現フレームにおける第１レイヤ帯域情報が示すＬ個のサブバンド（集合Ｍ１ｔとする）とを比較する。
【００６４】
ここで、上記集合Ｍ１２３ｔ−１は、集合Ｍ１ｔ−１、集合Ｍ２ｔ−１、および集合Ｍ３ｔ−１を用いて、以下の式（８）のように表せる。
【数８】
2011058758.tif 000010
【００６５】
そして、適応予測判定部３０３は、共通のサブバンドの数がＰ個以上の場合、予測符号化を行うと判定し、Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ＝１に設定する。一方、適応予測判定部３０３は、共通のサブバンドの数がＰ個未満の場合、予測符号化を行わないと判定し、Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ＝０に設定する。
【００６６】
このようにして、適応予測判定部３０３は、Ｍ１ｔおよびＭ１２３ｔ−１に含まれるサブバンドのうち、共通するサブバンドの数に基づいて、予測情報Ｆｌａｇ＿ＰＲＥの値を上記のように設定する。これにより、量子化方法が適応的に予測符号化方法または非予測符号化方法のいずれかの方法に切り替えられる。
【００６７】
次に、適応予測判定部３０３は、判定結果を示す情報として予測情報（Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ）を利得符号化部３０４および多重化部３０５に出力する。次いで、適応予測判定部３０３は、現フレームにおける第１レイヤ帯域情報、第２レイヤ帯域情報、および３レイヤ帯域情報を用いて、内蔵のバッファを更新する。
【００６８】
利得符号化部３０４は、内部バッファを有し、過去のフレームにおいて得られた量子化利得を記憶する。
【００６９】
利得符号化部３０４には、形状符号化部３０２から理想利得が入力される。また、利得符号化部３０４には、適応予測判定部３０３から、予測情報（Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ）が入力される。また、利得符号化部３０４には、第２レイヤ符号化部２０５および第３レイヤ符号化部２０８から、第２レイヤ利得符号化情報および第３レイヤ利得符号化情報が入力される。
【００７０】
利得符号化部３０４は、予測情報（Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ）に応じて、量子化方法を適応的に予測符号化方法または非予測符号化方法のいずれかの方法に切り替える。
【００７１】
［Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ＝１の場合］
この場合、利得符号化部３０４は、予測符号化を行う。すなわち、利得符号化部３０４は、内蔵のバッファに記憶されている時間的に３つ前までの処理フレームにおいて量子化された量子化利得、第２レイヤ利得符号化情報、および第３レイヤ利得符号化情報を用いて、現フレームの利得を予測することにより、現フレームの量子化利得を生成する。具体的には、利得符号化部３０４は、Ｌ個の各サブバンド毎に、ＧＱ個の利得コードベクトルからなる内蔵の利得コードブックを探索して、下記の式（９）の二乗誤差Ｇａｉｎ＿ｑ（ｉ）が最小となる利得コードベクトルのインデックスを求める。
【数９】
2011058758.tif 000011
【００７２】
この式において、ＧＣ１ｉｊは第１レイヤ符号化部２０２における利得コードブックを構成する利得コードベクトルを示し、ｉは利得コードベクトルのインデックスを示し、ｊは利得コードベクトルの要素のインデックスを示す。例えば、リージョンを構成するサブバンド数が５の場合（Ｌ＝５の場合）、ｊは０〜４の値を取る。また、サブバンドインデックスｊ”は、帯域選択部３０１で選択された帯域のうち先頭のサブバンドを示すインデックスである。ここで、Ｃ１ｔｊは時間的にｔフレーム前に第１レイヤ符号化部２０２において量子化された利得を示す。例えば、ｔ＝１の場合、Ｃ１１ｊは時間的に１フレーム前に第１レイヤ符号化部２０２において量子化された利得を示す。同様に、Ｃ２ｔｊおよびＣ３ｔｊはそれぞれ時間的にｔフレーム前に第２レイヤ符号化部２０５および第３レイヤ符号化部２０８において量子化された利得を示す。またα０〜α３は、利得符号化部３０４に記憶されている４次の線形予測係数である。なお、利得符号化部３０４は、１リージョン内のＬ個のサブバンドをＬ次元ベクトルとして扱い、ベクトル量子化を行う。
【００７３】
なお、内蔵のバッファに、過去フレームにおける量子化対象帯域の利得が存在しない場合、利得符号化部３０４は、式（９）において、内蔵のバッファに記憶されている利得のうち、現フレームにおける量子化対象帯域に周波数的に最も近いサブバンドの利得を代用する。
【００７４】
［Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ＝０の場合］
この場合、利得符号化部３０４は、非予測符号化を行う。具体的には、利得符号化部３０４は、下記の式（１０）に従い、形状符号化部３０２から入力される理想利得Ｇａｉｎ＿ｉ（ｊ）を直接量子化する。ここでも、利得符号化部３０４は、理想利得をＬ次元ベクトルとして扱い、ベクトル量子化を行う。
【数１０】
2011058758.tif 000012
【００７５】
利得符号化部３０４は、上記の式（９）または式（１０）の二乗誤差Ｇａｉｎ＿ｑ（ｉ）が最小となる利得コードベクトルのインデックスＧ＿ｍｉｎを、第１レイヤ利得符号化情報として多重化部３０５に出力する。
【００７６】
また、利得符号化部３０４は、現フレームで得られた第１レイヤ利得符号化情報Ｇ＿ｍｉｎ、第１レイヤ帯域情報、および量子化利得Ｃ１ｔｊ、Ｃ２ｔｊ、Ｃ３ｔｊを用いて、下記の式（１１）に従い、内蔵のバッファを更新する。
【数１１】
2011058758.tif 000013
【００７７】
多重化部３０５は、第１レイヤ帯域情報、第１レイヤ形状符号化情報、第１レイヤ利得符号化情報、および予測情報を多重化して、第１レイヤ符号化情報を生成する。次に、多重化部３０５は、生成した第１レイヤ符号化情報を、第１レイヤ復号部２０３および符号化情報統合部２０９に出力する。
【００７８】
図５は、第１レイヤ復号部２０３の主要な構成を示すブロック図である。
【００７９】
この図において、第１レイヤ復号部２０３は、分離部５０１、形状復号部５０２、および利得復号部５０３を備える。
【００８０】
分離部５０１は、第１レイヤ符号化部２０２から出力される第１レイヤ符号化情報を、第１レイヤ帯域情報、第１レイヤ形状符号化情報、第１レイヤ利得符号化情報、および予測情報に分離する。分離部５０１は、得られる第１レイヤ帯域情報および第１レイヤ形状符号化情報を形状復号部５０２に出力し、第１レイヤ利得符号化情報および予測情報を利得復号部５０３に出力する。
【００８１】
形状復号部５０２は、分離部５０１から入力される第１レイヤ形状符号化情報を復号することにより、分離部５０１から入力される第１レイヤ帯域情報が示す量子化対象帯域に対応するＭＤＣＴ係数の形状の値を求める。形状復号部５０２は、求めたＭＤＣＴ係数の形状の値を利得復号部５０３に出力する。形状復号部５０２の処理の詳細は後述する。
【００８２】
利得復号部５０３には、第２レイヤ符号化部２０５から時間的に１つ前の処理フレームにおける第２レイヤ利得符号化情報が入力される。また、利得復号部５０３には、第３レイヤ符号化部２０８から時間的に１つ前の処理フレームにおける第３レイヤ利得符号化情報が入力される。また、利得復号部５０３には、分離部５０１から第１レイヤ利得符号化情報および予測情報が入力される。また、利得復号部５０３には、形状復号部５０２から、ＭＤＣＴ係数の形状の値が入力される。
【００８３】
利得復号部５０３は、予測情報が予測復号を行うことを示す場合（つまり、Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ＝１の場合）は、分離部５０１から入力される第１レイヤ利得符号化情報に対し予測復号を行って利得を得る。ここで、利得復号部５０３は、第２レイヤ利得符号化情報、第３レイヤ利得符号化情報、内蔵のバッファに記憶されている過去のフレームの利得、および内蔵の利得コードブックを用いて、第１レイヤ利得符号化情報に対し予測復号を行う。
【００８４】
一方、利得復号部５０３は、予測情報が予測復号を行わないことを示す場合（つまり、Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ＝０の場合）、内蔵の利得コードブックを用いて、第１レイヤ利得符号化情報をそのまま逆量子化して（つまり予測復号せずに）利得を得る。
【００８５】
利得復号部５０３は、得られる利得、および形状復号部５０２から入力される形状の値を用いて量子化対象帯域のＭＤＣＴ係数を求め、求めたＭＤＣＴ係数を第１レイヤ復号スペクトルとして加算部２０４に出力する。利得復号部５０３の処理の詳細は後述する。
【００８６】
上記のような構成を有する第１レイヤ復号部２０３は以下の動作を行う。
【００８７】
分離部５０１は、第１レイヤ符号化情報を、第１レイヤ帯域情報、第１レイヤ形状符号化情報、第１レイヤ利得符号化情報、および予測情報に分離する。次に、分離部５０１は、得られる第１レイヤ帯域情報、および第１レイヤ形状符号化情報を形状復号部５０２に出力し、第１レイヤ利得符号化情報、および予測情報を利得復号部５０３に出力する。
【００８８】
形状復号部５０２は、第１レイヤ符号化部２０２の形状符号化部３０２が備える形状コードブックと同様な形状コードブックを内蔵し、分離部５０１から入力される第１レイヤ形状符号化情報Ｓ＿ｍａｘをインデックスとする形状コードベクトルを探索する。形状復号部５０２は、探索した形状コードベクトルを、分離部５０１から入力される第１レイヤ帯域情報が示す量子化対象帯域のＭＤＣＴ係数の形状の値として利得復号部５０３に出力する。ここでは、形状の値として探索された形状コードベクトルをＳｈａｐｅ＿ｑ（ｋ）（ｋ＝Ｂ（ｊ”），…，Ｂ（ｊ”＋Ｌ）−１）と記す。
【００８９】
利得復号部５０３は、内蔵バッファを有し、過去のフレームにおいて得られた利得を記憶する。
【００９０】
利得復号部５０３は、予測情報（Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ）に応じて、逆量子化方法を適応的に予測復号方法または非予測復号方法のいずれかの方法に切り替える。
【００９１】
［Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ＝１の場合］
この場合、利得復号部５０３は、予測復号する。すなわち、利得復号部５０３は、内蔵のバッファに記憶されている過去のフレームの利得を用いて、現フレームの利得を予測することにより逆量子化を行う。具体的には、利得復号部５０３は、第１レイヤ符号化部２０２の利得符号化部３０４と同様な利得コードブックを内蔵しており、下記の式（１２）に従い、利得の逆量子化を行って利得Ｇａｉｎ＿ｑ’を得る。
【００９２】
【数１２】
2011058758.tif 000014
ここで、Ｃ１”ｔｊは時間的にｔフレーム前の第１レイヤ復号部２０３において逆量子化された利得値を示す。例えば、ｔ＝１の場合、Ｃ１”１ｊは１フレーム前の第１レイヤ復号部２０３において逆量子化された利得を示す。同様に、Ｃ２”ｔｊおよびＣ３”ｔｊはそれぞれ時間的にｔフレーム前の第２レイヤ復号部２０６および第３レイヤ符号化部２０８において逆量子化された利得を示す。また、サブバンドインデックスｊ”は、第１レイヤ帯域情報が示す帯域のうち先頭のサブバンドを示すインデックスである。また、α０〜α３は、利得復号部５０３に記憶されている４次の線形予測係数である。利得復号部５０３は、１リージョン内のＬ個のサブバンドをＬ次元ベクトルとして扱い、ベクトル逆量子化を行う。
【００９３】
なお、内蔵のバッファに過去フレームの復号対象帯域における利得が存在しない場合、利得復号部５０３は、上記の式（１２）において、内部バッファに記憶されている利得のうち、現フレームの復号対象帯域に周波数的に最も近いサブバンドの利得を代用する。
【００９４】
［Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ＝０の場合］
この場合、利得復号部５０３は、非予測復号する。すなわち、利得復号部５０３は、上記の利得コードブックを用いて、下記の式（１３）に従い利得を逆量子化する。ここでも、利得をＬ次元ベクトルとして扱い、ベクトル逆量子化を行う。すなわち、予測復号を行わない場合、利得復号部５０３は、第１レイヤ利得符号化情報Ｇ＿ｍｉｎに対応する利得コードベクトルＧＣ１ｊＧ＿ｍｉｎを直接利得とする。
【数１３】
2011058758.tif 000015
【００９５】
次いで、利得復号部５０３は、現フレームの逆量子化で得られる利得、および形状復号部５０２から入力される形状の値を用いて、下記の式（１４）に従い第１レイヤ復号スペクトル（復号ＭＤＣＴ係数）Ｘ１”（ｋ）を算出する。なお、ＭＤＣＴ係数の逆量子化において、ｋがＢ（ｊ”）〜Ｂ（ｊ”＋１）−１内に存在する場合、利得はＧａｉｎ＿ｑ’（ｊ”）の値をとる。
【数１４】
2011058758.tif 000016
【００９６】
次に、利得復号部５０３は、下記の式（１５）に従い内蔵のバッファを更新する。
【数１５】
2011058758.tif 000017
【００９７】
利得復号部５０３は、上記の式（１４）に従い算出された第１レイヤ復号スペクトルＸ１”（ｋ）を加算部２０４に出力する。
【００９８】
図６は、第２レイヤ符号化部２０５の主要な構成を示すブロック図である。
【００９９】
この図において、第２レイヤ符号化部２０５は、帯域選択部６０１、形状符号化部６０２、利得符号化部６０３、および多重化部６０４を備える。
【０１００】
帯域選択部６０１は、加算部２０４から入力される第１レイヤ差分スペクトルを複数のサブバンドに分割し、複数のサブバンドから量子化対象となる帯域（量子化対象帯域）を選択する。帯域選択部６０１は、選択した量子化対象帯域を示す帯域情報（第２レイヤ帯域情報）を形状符号化部６０２、多重化部６０４に出力する。なお、形状符号化部６０２への第１レイヤ差分スペクトルの入力は、加算部２０４から帯域選択部６０１への入力とは別に、加算部２０４から直接入力されるようにしても良い。帯域選択部６０１の処理の詳細は上述した帯域選択部３０１と同様であるため、説明を省略する。
【０１０１】
形状符号化部６０２は、第１レイヤ差分スペクトルのうち、第２レイヤ帯域情報が示す帯域に対応するスペクトル（ＭＤＣＴ係数）を用いて形状情報の符号化を行って第２レイヤ形状符号化情報を生成する。次に、形状符号化部６０２は、生成した第２レイヤ形状符号化情報を多重化部６０４に出力する。また、形状符号化部６０２は、形状符号化時に算出される理想利得（利得情報）を利得符号化部６０３に出力する。形状符号化部６０２の処理の詳細は上述した形状符号化部３０２と同様であるため、説明を省略する。
【０１０２】
利得符号化部６０３には、形状符号化部６０２から理想利得が入力される。利得符号化部６０３は、形状符号化部６０２から入力される理想利得をそのまま量子化して（つまり、予測を適用せずに量子化して）、第２レイヤ利得符号化情報を得る。利得符号化部６０３は、得られる第２レイヤ利得符号化情報を多重化部６０４に出力する。利得符号化部６０３の処理の詳細は、上述した利得符号化部３０４において、予測情報が予測符号化を行わないという判定結果を示す場合（Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ＝０）と同様の処理のため、ここでは説明を省略する。但し、利得符号化部６０３は、利得符号化部３０４の処理において用いられたＧＣ１ｉｊを、ＧＣ２ｉｊに置き換えて処理する。ここで、ＧＣ２ｉｊは利得符号化部６０３が用いる利得コードブックを構成する利得コードベクトルである。
【０１０３】
多重化部６０４は、第２レイヤ帯域情報、第２レイヤ形状符号化情報、および第２レイヤ利得符号化情報を多重化して第２レイヤ符号化情報を生成する。多重化部６０４は、第２レイヤ符号化情報を第２レイヤ復号部２０６および符号化情報統合部２０９に出力する。
【０１０４】
以上が、第２レイヤ符号化部２０５の処理説明である。
【０１０５】
図７は、第２レイヤ復号部２０６の主要な構成を示すブロック図である。
【０１０６】
この図において、第２レイヤ復号部２０６は、分離部７０１、形状復号部７０２、および利得復号部７０３を備える。
【０１０７】
分離部７０１は、第２レイヤ符号化部２０５から出力される第２レイヤ符号化情報を、第２レイヤ帯域情報、第２レイヤ形状符号化情報、および第２レイヤ利得符号化情報に分離する。分離部７０１は、得られる第２レイヤ帯域情報および第２レイヤ形状符号化情報を形状復号部７０２に出力し、第２レイヤ利得符号化情報を利得復号部７０３に出力する。
【０１０８】
形状復号部７０２は、分離部７０１から入力される第２レイヤ形状符号化情報を復号することにより、分離部７０１から入力される第２レイヤ帯域情報が示す量子化対象帯域に対応する復号ＭＤＣＴ係数の形状の値を求める。形状復号部７０２は、求めた復号ＭＤＣＴ係数の形状の値を利得復号部７０３に出力する。形状復号部７０２の処理の詳細は、上述した形状復号部５０２と同様であるため、ここでは説明を省略する。
【０１０９】
利得復号部７０３は、分離部７０１から入力される第２レイヤ利得符号化情報をそのまま逆量子化して（つまり、予測復号せずに逆量子化して）利得を得る。利得復号部７０３は、得られる利得、および形状復号部７０２から入力される復号ＭＤＣＴ係数の形状の値を用いて量子化対象帯域の復号ＭＤＣＴ係数を求める。利得復号部７０３は、求めた復号ＭＤＣＴ係数を第２レイヤ復号スペクトルとして加算部２０７に出力する。利得復号部７０３の処理の詳細は、上述した利得復号部５０３において、予測情報が予測符号化を行わないという判定結果を示す場合（Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ＝０）と同様の処理のため、ここでは説明を省略する。但し、利得復号部７０３は、利得復号部５０３の処理において用いられたＧＣ１ｉｊを、ＧＣ２ｉｊに置き換えて処理する。ここで、ＧＣ２ｉｊは、利得復号部７０３が用いる利得コードブックを構成する利得コードベクトルである。
【０１１０】
以上が、第２レイヤ復号部２０６の処理説明である。
【０１１１】
第３レイヤ符号化部２０８の内部構成、および処理については、入出力される信号の名称が異なるという点以外は、第２レイヤ符号化部２０５の内部構成および処理と同様であるため、ここでは説明を省略する。但し、第３レイヤ符号化部２０８は、第２レイヤ符号化部２０５の処理において用いられたＧＣ２ｉｊを、ＧＣ３ｉｊに置き換えて処理する。ここで、ＧＣ３ｉｊは、第３レイヤ符号化部２０８で用いる利得コードブックを構成する利得コードベクトルである。
【０１１２】
以上が符号化装置１０１の処理説明である。
【０１１３】
図８は、図１に示した復号装置１０３の内部の主要な構成を示すブロック図である。復号装置１０３は、一例として３つの復号階層（レイヤ）から成る階層復号装置とする。ここでは、符号化装置１０１側と同様、ビットレートの低い方から順に、第１レイヤ、第２レイヤ、第３レイヤと呼ぶことにする。
【０１１４】
符号化情報分離部８０１は、伝送路１０２を介して符号化装置１０１から送られる符号化情報を入力とし、符号化情報を各レイヤの符号化情報に分離し、それぞれの復号処理を担当する復号部に出力する。具体的には、符号化情報分離部８０１は、符号化情報中に含まれる第１レイヤ符号化情報を第１レイヤ復号部８０２に出力する。また、符号化情報分離部８０１は、符号化情報中に含まれる第２レイヤ符号化情報を第２レイヤ復号部８０３に出力する。符号化情報分離部８０１は、符号化情報中に含まれる第３レイヤ符号化情報を第３レイヤ復号部８０４に出力する。
【０１１５】
第１レイヤ復号部８０２は、符号化情報分離部８０１から入力される第１レイヤ符号化情報を復号して第１レイヤ復号スペクトルＸ１”（ｋ）を生成し、生成した第１レイヤ復号スペクトルＸ１”（ｋ）を加算部８０６に出力する。第１レイヤ復号部８０２の処理は、上述した第１レイヤ復号部２０３の処理と同一であるためここでは説明を省略する。
【０１１６】
第２レイヤ復号部８０３は、符号化情報分離部８０１から入力される第２レイヤ符号化情報を復号して第２レイヤ復号スペクトルＸ２”（ｋ）を生成し、生成した第２レイヤ復号スペクトルＸ２”（ｋ）を加算部８０５に出力する。また、第２レイヤ復号部８０３は、第２レイヤ符号化情報に含まれる第２レイヤ利得符号化情報および第２レイヤ帯域情報を、第１レイヤ復号部８０２に出力する。第２レイヤ復号部８０３の処理は、上述した第２レイヤ復号部２０６の処理と同一であるためここでは説明を省略する。
【０１１７】
第３レイヤ復号部８０４は、符号化情報分離部８０１から入力される第３レイヤ符号化情報を復号して第３レイヤ復号スペクトルＸ３”（ｋ）を生成し、生成した第３レイヤ復号スペクトルＸ３”（ｋ）を加算部８０５に出力する。また、第３レイヤ復号部８０４は、第３レイヤ符号化情報に含まれる第３レイヤ利得符号化情報および第３レイヤ帯域情報を、第１レイヤ復号部８０２に出力する。第３レイヤ復号部８０４の処理は、上述した第２レイヤ復号部２０６の処理と同一であるためここでは説明を省略する。但し、第３レイヤ復号部８０４は、第２レイヤ復号部２０６の処理において用いられたＧＣ２ｉｊを、ＧＣ３ｉｊに置き換えて処理する。ここで、ＧＣ３ｉｊは、第３レイヤ復号部８０４で用いる利得コードブックを構成する利得コードベクトルである。
【０１１８】
加算部８０５には、第２レイヤ復号部８０３から第２レイヤ復号スペクトルＸ２”（ｋ）が入力される。また、加算部８０５には、第３レイヤ復号部８０４から第３レイヤ復号スペクトルＸ３”（ｋ）が入力される。加算部８０５は、入力された第２レイヤ復号スペクトルＸ２”（ｋ）および第３レイヤ復号スペクトルＸ３”（ｋ）を加算し、加算したスペクトルを第１加算スペクトルＸ４”（ｋ）として加算部８０６に出力する。
【０１１９】
加算部８０６には、加算部８０５から第１加算スペクトルＸ４”（ｋ）が入力される。また、加算部８０６には、第１レイヤ復号部８０２から第１レイヤ復号スペクトルＸ１”（ｋ）が入力される。加算部８０６は、入力された第１加算スペクトルＸ４”（ｋ）および第１レイヤ復号スペクトルＸ１”（ｋ）を加算し、加算したスペクトルを第２加算スペクトルＸ５”（ｋ）として直交変換処理部８０７に出力する。
【０１２０】
直交変換処理部８０７は、まず下記の式（１６）に従い内蔵のバッファｂｕｆ’（ｋ）を「０」値に初期化する。
【数１６】
2011058758.tif 000018
【０１２１】
直交変換処理部８０７は、第２加算スペクトルＸ５”（ｋ）を入力とし、下記の式（１７）に従い、出力信号ｙ”（ｎ）を求める。
【数１７】
2011058758.tif 000019
【０１２２】
この式において、Ｘ６（ｋ）は、第２加算スペクトルＸ５”（ｋ）とバッファｂｕｆ’（ｋ）とを結合させたベクトルであり、下記の式（１８）を用いて求められる。
【数１８】
2011058758.tif 000020
【０１２３】
次いで、直交変換処理部８０７は、下記の式（１９）に従いバッファｂｕｆ’（ｋ）を更新する。
【数１９】
2011058758.tif 000021
【０１２４】
直交変換処理部８０７は、出力信号ｙ”（ｎ）を出力する。
【０１２５】
以上が、復号装置１０３の処理説明である。
【０１２６】
以上、本発明の実施の形態について説明した。
【０１２７】
このように、本実施の形態によれば、第１レイヤ符号化部２０２は、時間的に前の処理フレームにおける各レイヤの符号化結果に基づいて、現レイヤの符号化方法を切り替える。これにより、符号化装置１０１が符号化対象とする帯域を階層（レイヤ）毎に選択する階層符号化方式を用いる場合に、現フレームの周波数パラメータの符号化効率を向上させ、その結果、復号信号の品質を改善することができる。
【０１２８】
なお、本実施の形態では、最下位レイヤである第１レイヤ符号化部２０２のみ適応予測判定部３０３を備え、第１レイヤ利得情報の符号化／復号に対して予測符号化／復号を適用するかどうかを切り替える構成について説明した。しかし、本発明はこれに限られない。すなわち、上位レイヤの第２レイヤ符号化部２０５、および第３レイヤ符号化部２０８が、適応予測判定部３０３を備える構成についても、本発明を同様に適用できる。第２レイヤ以降においても、適応的に予測符号化／復号処理を行うことにより、より精度よく周波数パラメータを符号化することができる。但し、演算量を大幅には増やさずに符号化効率を上げるためには、本実施の形態で説明したように、一部のレイヤ（例えば最下位レイヤ）においてのみ、適応的な予測符号化／復号処理を行うという構成は有効である。
【０１２９】
なお、本実施の形態では、第１レイヤ符号化部２０２が予測情報を算出し、これを伝送する構成について説明した。そして、本実施の形態では、適応予測判定部３０３が、時間的に１つ前の処理フレームにおいて量子化された帯域情報と、現フレームにおいて選択された帯域情報とを用いて予測情報を設定した。ここで、帯域情報および予測情報は、復号装置１０３においても同様の処理を行うことにより算出することが可能である。したがって、上記判定方法を採る構成に対しては、予測情報を符号化装置１０１から復号装置１０３へ伝送しなくともよい。なお、この場合には、第１レイヤ復号部８０２に対して、第２レイヤ帯域情報、および第３レイヤ帯域情報を別途入力する必要がある。また、第１レイヤ復号部８０２に、第１レイヤ符号化部２０２と同様に適応予測判定部３０３を設け、予測情報を設定する必要がある。但し、復号装置１０３での予測情報を設定するための演算量を削減するためには、本実施の形態に説明したように、予測情報を伝送する構成が有効である。
【０１３０】
なお、本実施の形態では、適応予測判定部３０３が、時間的に１つ前の処理フレームにおいて量子化された帯域情報と、現フレームにおいて選択された帯域情報とを用いて予測情報を判定した。本発明はこれに限られず、適応予測判定部３０３が、時間的に二つ以上前の処理フレームにおいて量子化された帯域情報を利用する構成に対しても同様に適用できる。
【０１３１】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２は、全階層（レイヤ）の符号化部／復号部が、理想利得（利得情報）の適応予測符号化／復号方式を適用する構成について説明する。なお、本実施の形態で説明する適応予測符号化方式は、実施の形態１で説明した適応予測符号化方式とは、予測に用いる過去のフレームの情報が一部異なる。
【０１３２】
実施の形態２に係る通信システム（図示せず）は、図１に示した通信システムと基本的に同様であり、符号化装置／復号装置の構成および動作の一部のみにおいて、符号化装置１０１および復号装置１０３と相違する。以下、本実施の形態に係る通信システムにおける符号化装置および復号装置に対しそれぞれ符号「１１１」、「１１３」を付し、説明を行う。
【０１３３】
図９は、図１に示した符号化装置１１１の内部の主要な構成を示すブロック図である。符号化装置１１１は、一例として３つの符号化階層（レイヤ）から成る階層符号化装置とする。ここで、ビットレートの低い方から順に、第１レイヤ、第２レイヤ、第３レイヤと呼ぶことにする。なお、符号化装置１１１において、第１レイヤ符号化部２１２、第１レイヤ復号部２１３、第２レイヤ符号化部２１５、第２レイヤ復号部２１６、および第３レイヤ符号化部２１８以外の構成要素については、実施の形態１の符号化装置１０１の構成要素と同一であるため、同一の符号を付し、ここでは説明を省略する。
【０１３４】
第１レイヤ符号化部２１２には、直交変換処理部２０１から入力スペクトルＸ１（ｋ）が入力される。第１レイヤ符号化部２１２は、入力スペクトルＸ１（ｋ）を符号化し、第１レイヤ符号化情報を生成する。次に、第１レイヤ符号化部２１２は、生成した第１レイヤ符号化情報を第１レイヤ復号部２１３、および符号化情報統合部２０９に出力する。なお、第１レイヤ符号化部２１２の詳細については後述する。
【０１３５】
第１レイヤ復号部２１３は、第１レイヤ符号化部２１２から入力される第１レイヤ符号化情報を復号し、第１レイヤ復号スペクトルを算出する。次に、第１レイヤ復号部２１３は、生成した第１レイヤ復号スペクトルを加算部２０４に出力する。また、第１レイヤ復号部２１３は、第１レイヤ符号化情報を復号する際に得られる理想利得（利得情報）を第２レイヤ符号化部２１５および第３レイヤ符号化部２１８に出力する。なお、第１レイヤ復号部２１３の詳細については後述する。
【０１３６】
第２レイヤ符号化部２１５は、加算部２０４から入力される第１レイヤ差分スペクトルを用いて第２レイヤ符号化情報を生成し、生成した第２レイヤ符号化情報を第２レイヤ復号部２１６、および符号化情報統合部２０９に出力する。なお、第２レイヤ符号化部２１５の詳細については後述する。
【０１３７】
第２レイヤ復号部２１６は、第２レイヤ符号化部２１５から入力される第２レイヤ符号化情報を復号し、第２レイヤ復号スペクトルを算出する。次に、第２レイヤ復号部２１６は、生成した第２レイヤ復号スペクトルを加算部２０７に出力する。また、第２レイヤ復号部２１５は、第２レイヤ符号化情報を復号する際に得られる理想利得（利得情報）を、第３レイヤ符号化部２１８に出力する。なお、第２レイヤ復号部２１６の詳細については後述する。
【０１３８】
第３レイヤ符号化部２１８は、加算部２０７から入力される第２レイヤ差分スペクトルを用いて第３レイヤ符号化情報を生成し、生成した第３レイヤ符号化情報を符号化情報統合部２０９に出力する。なお、第３レイヤ符号化部２１８の詳細については後述する。
【０１３９】
図１０は、第１レイヤ符号化部２１２の主要な構成を示すブロック図である。
【０１４０】
この図において、第１レイヤ符号化部２１２は、帯域選択部３０１、形状符号化部３０２、適応予測判定部３１３、利得符号化部３１４、および多重化部３０５を備える。ここで、適応予測判定部３１３、利得符号化部３１４以外の構成要素については、実施の形態１の第１レイヤ符号化部２０２内の構成要素と同一であるため、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１４１】
適応予測判定部３１３には、帯域選択部３０１から第１レイヤ帯域情報が入力される。適応予測判定部３１３は、内部バッファを有し、過去に帯域選択部３０１から入力される第１レイヤ帯域情報を記憶する。
【０１４２】
適応予測判定部３１３は、入力される第１レイヤ帯域情報を用いて現フレームの量子化対象帯域と過去のフレームの量子化対象帯域との間で共通のサブバンドの数を求める。共通のサブバンドの数が予め定められた所定値以上の場合、適応予測判定部３１３は、第１レイヤ帯域情報が示す量子化対象帯域のスペクトル（ＭＤＣＴ係数）に対して予測符号化を行うと判定する。一方、共通のサブバンドの数が所定値より小さい場合、適応予測判定部３１３は、第１レイヤ帯域情報が示す量子化対象帯域のスペクトル（ＭＤＣＴ係数）に対して予測符号化を行わない（つまり、予測を適用しない符号化を行う）と判定する。
【０１４３】
適応予測判定部３１３は、判定結果を第１レイヤ予測情報（Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ１）として利得符号化部３１４および多重化部３０５に出力する。ここで、適応予測判定部３１３は、予測を行うと判定した場合には、第１レイヤ予測情報Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ１の値を１とし、予測を行わないと判定した場合には、第１レイヤ予測情報Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ１の値を０とする。適応予測判定部３１３の処理の詳細は後述する。
【０１４４】
利得符号化部３１４には、形状符号化部３０２から理想利得が入力される。また、利得符号化部３１４には、適応予測判定部３１３から、第１レイヤ予測情報が入力される。
【０１４５】
利得符号化部３１４は、第１レイヤ予測情報が予測符号化を行うという判定結果を示す場合には、形状符号化部３０２から入力される理想利得に対して予測符号化を行って、第１レイヤ利得符号化情報を得る。このとき、利得符号化部３１４は、内蔵のバッファに記憶されている過去のフレームの量子化利得、および内蔵の利得コードブックを用いて、理想利得に対して予測符号化を行って、第１レイヤ利得符号化情報を得る。
【０１４６】
一方、利得符号化部３１４は、第１レイヤ予測情報が予測符号化を行わないという判定結果を示す場合には、形状符号化部３０２から入力される理想利得をそのまま量子化して（つまり、予測を適用せずに量子化して）、第１レイヤ利得符号化情報を得る。
【０１４７】
利得符号化部３１４は、得られる第１レイヤ利得符号化情報を多重化部３０５に出力する。利得符号化部３１４の処理の詳細は後述する。
【０１４８】
上記のような構成を有する第１レイヤ符号化部２１２は以下の動作を行う。ただし、適応予測判定部３１３、および利得符号化部３１４以外の処理については、実施の形態１と同一であるため、説明を省略する。
【０１４９】
適応予測判定部３１３には、帯域選択部３０１から、現フレームにおける第１レイヤ帯域情報が入力される。
【０１５０】
適応予測判定部３１３は、内蔵バッファを有し、過去のフレームにおける第１レイヤ帯域情報を記憶する。以下では、適応予測判定部３１３が、過去の１フレーム分の第１レイヤ帯域情報を記憶するバッファを内蔵している場合を例に挙げて説明する。
【０１５１】
適応予測判定部３１３は、まず、過去のフレームにおける第１レイヤ帯域情報、および現フレームにおける第１レイヤ帯域情報を用いて、過去のフレームの量子化対象帯域と現フレームの量子化対象帯域との間で共通のサブバンドの数を求める。
【０１５２】
次に、適応予測判定部３１３は、共通のサブバンドの数が所定値以上の場合は、予測符号化を行うと判定し、共通のサブバンドの数が所定値より小さい場合は予測符号化を行わないと判定する。具体的には、適応予測判定部３１３は、時間的に１つ前の処理フレームにおける第１レイヤ帯域情報が示すサブバンド（集合Ｍ１ｔ−１とする）と、現フレームにおける第１レイヤ帯域情報が示すＬ個のサブバンドとを比較（集合Ｍ１ｔとする）する。
【０１５３】
そして、適応予測判定部３１３は、共通のサブバンドの数がＰ個以上の場合、予測符号化を行うと判定し、Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ１＝１に設定する。一方、適応予測判定部３１３は、共通のサブバンドの数がＰ個未満の場合、予測符号化を行わないと判定し、Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ１＝０に設定する。
【０１５４】
このようにして、適応予測判定部３１３は、Ｍ１ｔおよびＭ１ｔ−１に含まれるサブバンドのうち、共通するサブバンドの数に基づいて、第１レイヤ予測情報Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ１の値を上記のように設定する。これにより、量子化方法が適応的に予測符号化方法または非予測符号化方法のいずれかの方法に切り替えられる。
【０１５５】
次に、適応予測判定部３１３は、判定結果を示す情報として第１レイヤ予測情報（Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ１）を利得符号化部３１４および多重化部３０５に出力する。次いで、適応予測判定部３１３は、現フレームにおける第１レイヤ帯域情報を用いて、内蔵のバッファを更新する。
【０１５６】
利得符号化部３１４には、形状符号化部３０２から理想利得が入力される。また、利得符号化部３１４には、適応予測判定部３１３から、第１レイヤ予測情報（Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ１）が入力される。
【０１５７】
利得符号化部３１４は、内蔵バッファを有し、過去のフレームにおいて得られた量子化利得を記憶する。
【０１５８】
利得符号化部３１４は、第１レイヤ予測情報（Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ１）に応じて、量子化方法を適応的に予測符号化方法または非予測符号化方法のいずれかの方法に切り替える。
【０１５９】
［Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ１＝１の場合］
この場合、利得符号化部３１４は、予測符号化を行う。すなわち、利得符号化部３１４は、内蔵のバッファに記憶されている時間的に３つ前までの処理フレームにおいて量子化された量子化利得、および第１レイヤ利得符号化情報を用いて、現フレームの利得を予測することにより、現フレームの量子化利得を生成する。具体的には、利得符号化部３１４は、Ｌ個の各サブバンド毎に、ＧＱ個の利得コードベクトルからなる内蔵の利得コードブックを探索して、下記の式（２０）の二乗誤差Ｇａｉｎ＿ｑ（ｉ）が最小となる利得コードベクトルのインデックスを求める。
【数２０】
2011058758.tif 000022
【０１６０】
この式において、ＧＣ１ｉｊは第１レイヤ符号化部２１２における利得コードブックを構成する利得コードベクトルを示し、ｉは利得コードベクトルのインデックスを示し、ｊは利得コードベクトルの要素のインデックスを示す。例えば、リージョンを構成するサブバンド数が５の場合（Ｌ＝５の場合）、ｊは０〜４の値を取る。ここで、Ｃ１ｔｊは時間的にｔフレーム前に第１レイヤ符号化部２１２において量子化された利得を示す。例えば、ｔ＝１の場合、Ｃ１１ｊは時間的に１フレーム前に第１レイヤ符号化部２１２において量子化された利得を示す。また、α０〜α３は、利得符号化部３１４に記憶されている４次の線形予測係数である。なお、利得符号化部３１４は、１リージョン内のＬ個のサブバンドをＬ次元ベクトルとして扱い、ベクトル量子化を行う。
【０１６１】
なお、内蔵のバッファに、過去フレームにおける量子化対象帯域の利得が存在しない場合、利得符号化部３１４は、上記の式（２０）において、内蔵のバッファに記憶される利得のうち、現フレームにおける量子化対象に周波数的に最も近いサブバンドの利得を代用する。
【０１６２】
［Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ１＝０の場合］
この場合、利得符号化部３１４は、非予測符号化を行う。具体的には、利得符号化部３１４は、上述の式（１０）に従い、形状符号化部３０２から入力される理想利得Ｇａｉｎ＿ｉ（ｊ）を直接量子化する。ここでも、利得符号化部３１４は、理想利得をＬ次元ベクトルとして扱い、ベクトル量子化を行う。
【０１６３】
利得符号化部３１４は、上記の式（２０）または式（１０）の二乗誤差Ｇａｉｎ＿ｑ（ｉ）が最小となる利得コードベクトルのインデックスＧ＿ｍｉｎを、第１レイヤ利得符号化情報として多重化部３０５に出力する。
【０１６４】
また、利得符号化部３１４は、現フレームで得られた第１レイヤ利得符号化情報Ｇ＿ｍｉｎおよび量子化利得Ｃ１ｔｊを用いて、下記の式（２１）に従い、内蔵のバッファを更新する。
【数２１】
2011058758.tif 000023
【０１６５】
図１１は、第１レイヤ復号部２１３の主要な構成を示すブロック図である。
【０１６６】
この図において、第１レイヤ復号部２１３は、分離部５０１、形状復号部５０２、および利得復号部５１３を備える。ここで、利得復号部５１３以外の構成要素については、実施の形態１で説明した第１レイヤ復号部２０３の構成要素と同一であるため、同一の符号を付し、説明を省略する。但し、本実施の形態における分離部５０１は、分離した第１レイヤ帯域情報、および第１レイヤ利得符号化情報を、第２レイヤ符号化部２１５および第３レイヤ符号化部２１８に出力する点のみ、実施の形態１における分離部５０１と異なる。
【０１６７】
利得復号部５１３には、分離部５０１から第１レイヤ予測情報（Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ１）が入力される。また、利得復号部５１３には、形状復号部５０２から、ＭＤＣＴ係数の形状の値が入力される。
【０１６８】
利得復号部５１３は、第１レイヤ予測情報が予測復号を行うことを示す場合（つまり、Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ１＝１の場合）は、分離部５０１から入力される利得符号化情報に対し予測復号を行って利得を得る。ここで、利得復号部５１３は、第１レイヤ利得符号化情報、内蔵のバッファに記憶されている過去のフレームの利得、および内蔵の利得コードブックを用いて、第１レイヤ利得符号化情報に対し予測復号を行う。
【０１６９】
一方、利得復号部５１３は、第１レイヤ予測情報が予測復号を行わないことを示す場合（つまり、Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ１＝０の場合）、内蔵の利得コードブックを用いて、第１レイヤ利得符号化情報をそのまま逆量子化して（つまり予測復号せずに）利得を得る。
【０１７０】
利得復号部５１３は、得られる利得、および形状復号部５０２から入力される形状の値を用いて量子化対象帯域のＭＤＣＴ係数を求め、求めたＭＤＣＴ係数を第１レイヤ復号スペクトルとして加算部２０４に出力する。利得復号部５１３の処理の詳細は後述する。
【０１７１】
上記のような構成を有する第１レイヤ復号部２１３は以下の動作を行う。なお、ここでは、利得復号部５１３の処理のみ説明する。
【０１７２】
利得復号部５１３は、内蔵バッファを有し、過去のフレームにおいて得られた量子化利得を記憶する。
【０１７３】
利得復号部５１３は、第１レイヤ予測情報（Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ１）に応じて、逆量子化方法を適応的に予測復号方法または非予測復号方法のいずれかの方法に切り替える。
【０１７４】
［Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ１＝１の場合］
この場合、利得復号部５１３は、予測復号する。すなわち、利得復号部５１３は、内蔵のバッファに記憶されている過去のフレームの利得を用いて、現フレームの利得を予測することにより逆量子化を行う。具体的には、利得復号部５１３は、第１レイヤ符号化部２１２の利得符号化部３１４と同様な利得コードブックを内蔵しており、下記の式（２２）に従い、利得の逆量子化を行って利得Ｇａｉｎ＿ｑ’を得る。
【数２２】
2011058758.tif 000024
【０１７５】
ここで、Ｃ１”ｔｊは時間的にｔフレーム前の第１レイヤ復号部２１３において逆量子化された利得の値を示す。例えば、ｔ＝１の場合、Ｃ１”１ｊは１フレーム前の第１レイヤ復号部２１３にて逆量子化された利得を示す。また、α０〜α３は利得復号部５１３に記憶されている４次の線形予測係数である。利得復号部５１３は、１リージョン内のＬ個のサブバンドをＬ次元ベクトルとして扱い、ベクトル逆量子化を行う。
【０１７６】
なお、内蔵のバッファに過去フレームの復号対象帯域における利得が存在しない場合、利得復号部５１３は、上記の式（２２）において、内部バッファに記憶されている利得のうち、現フレームの復号対象帯域に周波数的に最も近いサブバンドの利得を代用する。
【０１７７】
［Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ１＝０の場合］
この場合、利得復号部５１３は、非予測復号する。すなわち、利得復号部５１３は、上記の利得コードブックを用いて、式（１３）に従い利得値を逆量子化する。ここでも、利得をＬ次元ベクトルとして扱い、ベクトル逆量子化を行う。すなわち、予測復号を行わない場合、利得復号部５１３は、第１レイヤ利得符号化情報Ｇ＿ｍｉｎに対応する利得コードベクトルＧＣ１ｊＧ＿ｍｉｎを直接利得とする。
【０１７８】
次いで、利得復号部５１３は、現フレームの逆量子化で得られる利得、および形状復号部５０２から入力される形状の値を用いて、式（１４）に従い第１レイヤ復号スペクトル（復号ＭＤＣＴ係数）Ｘ１”（ｋ）を算出する。なお、ＭＤＣＴ係数の逆量子化において、ｋがＢ（ｊ”）〜Ｂ（ｊ”＋１）−１内に存在する場合、利得はＧａｉｎ＿ｑ’（ｊ”）の値をとる。
【０１７９】
次に、利得復号部５１３は、式（２１）に従い内蔵のバッファを更新する。
【０１８０】
利得復号部５１３は、式（１４）に従い算出された第１レイヤ復号スペクトルＸ１”（ｋ）を加算部２０４に出力する。
【０１８１】
図１２は、第２レイヤ符号化部２１５の主要な構成を示すブロック図である。
【０１８２】
この図において、第２レイヤ符号化部２１５は、帯域選択部６０１、形状符号化部６０２、適応予測判定部６１３、利得符号化部６１４、および多重化部６０４を備える。ここで、適応予測判定部６１３、および利得符号化部６１４以外の構成要素については、実施の形態１における第２レイヤ符号化部２０５内の構成要素と同一であるため、同一の符号を付し、説明を省略する。
【０１８３】
適応予測判定部６１３は、内部バッファを有し、過去に帯域選択部６０１および第１レイヤ復号部２１３から入力される帯域情報（第１レイヤ帯域情報および第２レイヤ帯域情報）を記憶する。適応予測判定部６１３には、第１レイヤ復号部２１３から、第１レイヤ帯域情報が入力される。また、適応予測判定部６１３には、帯域選択部６０１から、第２レイヤ帯域情報が入力される。
【０１８４】
適応予測判定部６１３は、入力される各帯域情報（第１レイヤ帯域情報、第２レイヤ帯域情報）を用いて現フレームの量子化対象帯域と過去のフレームの量子化対象帯域との間で共通のサブバンドの数を求める。
【０１８５】
共通のサブバンドの数が予め定められた所定値以上の場合には、適応予測判定部６１３は、第２レイヤ帯域情報が示す量子化対象帯域のスペクトル（ＭＤＣＴ係数）に対して予測符号化を行うと判定する。一方、共通のサブバンドの数が所定値より小さい場合には、適応予測判定部６１３は、第２レイヤ帯域情報が示す量子化対象帯域のスペクトル（ＭＤＣＴ係数）に対して予測符号化を行わない（つまり、予測を適用しない符号化を行う）と判定する。
【０１８６】
適応予測判定部６１３は、判定結果を第２レイヤ予測情報（Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ２）として利得符号化部６１４および多重化部６０４に出力する。ここで、適応予測判定部６１３は、予測を行うと判定した場合には、Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ２の値を１とし、予測を行わないと判定した場合にはＦｌａｇ＿ＰＲＥ２の値を０とする。適応予測判定部６１３の処理の詳細は後述する。
【０１８７】
利得符号化部６１４は、内部バッファを有し、過去のフレームにおいて得られた量子化利得を記憶する。
【０１８８】
利得符号化部６１４には、形状符号化部６０２から理想利得が入力される。また、利得符号化部６１４には、第１レイヤ復号部２１３から第１レイヤ利得符号化情報が入力される。また、利得符号化部６１４には、適応予測判定部６１３から、第２レイヤ予測情報が入力される。
【０１８９】
利得符号化部６１４は、第２レイヤ予測情報が予測符号化を行うという判定結果を示す場合には、形状符号化部６０２から入力される理想利得に対して予測符号化を行って、第２レイヤ利得符号化情報を得る。このとき、利得符号化部６１４は、内蔵のバッファに記憶されている過去のフレームの量子化利得、内蔵の利得コードブック、および第１レイヤ利得符号化情報を用いて、理想利得に対して予測符号化を行う。
【０１９０】
一方、利得符号化部６１４は、第２レイヤ予測情報が予測符号化を行わないという判定結果を示す場合には、形状符号化部６０２から入力される理想利得をそのまま量子化する（つまり、予測を適用せずに量子化する）。
【０１９１】
利得符号化部６１４は、得られる第２レイヤ利得符号化情報を多重化部６０４に出力する。利得符号化部６１４の処理の詳細は後述する。
【０１９２】
上記のような構成を有する第２レイヤ符号化部２１５は以下の動作を行う。なお、ここでは、適応予測判定部６１３および利得符号化部６１４の処理のみ説明する。
【０１９３】
適応予測判定部６１３は、内蔵バッファを有し、過去のフレームにおける第２レイヤ帯域情報、および第１レイヤ帯域情報を記憶する。以下では、適応予測判定部６１３が、過去の１フレーム分の帯域情報を記憶するバッファを内蔵している場合を例に挙げて説明する。
【０１９４】
適応予測判定部６１３には、第１レイヤ復号部２１３から、現フレームにおける第１レイヤ帯域情報が入力される。
【０１９５】
適応予測判定部６１３は、まず、過去のフレームにおける第１レイヤ帯域情報、第２レイヤ帯域情報（これらは内蔵バッファに記憶されている）、および現フレームにおける第１レイヤ帯域情報、第２レイヤ帯域情報を用いて、過去のフレームの量子化対象帯域と現フレームの量子化対象帯域との間で共通のサブバンドの数を求める。
【０１９６】
次に、適応予測判定部６１３は、共通のサブバンドの数が所定値以上の場合は、予測符号化を行うと判定し、共通のサブバンドの数が所定値より小さい場合は、予測符号化を行わないと判定する。具体的には、適応予測判定部６１３は、時間的に１つ前の処理フレームにおける第２レイヤ帯域情報が示すサブバンド（集合Ｍ２ｔ−１とする）および第１レイヤ帯域情報が示すサブバンド（集合Ｍ１ｔ−１とする）の和集合のサブバンド群（集合Ｍ１２ｔ−１とする）と、現フレームにおける第１レイヤ帯域情報が示すサブバンド（集合Ｍ１ｔとする）および第２レイヤ帯域情報が示すＬ個のサブバンド（集合Ｍ２ｔとする）の和集合のサブバンド群（集合Ｍ１２ｔとする）と、を比較する。
【０１９７】
ここで、上記集合Ｍ１２ｔ−１は、集合Ｍ１ｔ−１および集合Ｍ２ｔ−１を使って、以下の式（２３）のように表せる。また、集合Ｍ１２ｔは、集合Ｍ１ｔおよび集合Ｍ２ｔを使って、以下の式（２４）のように表せる。
【数２３】
2011058758.tif 000025
【数２４】
2011058758.tif 000026
【０１９８】
そして、適応予測判定部６１３は、共通のサブバンドの数がＰ個以上の場合、予測符号化を行うと判定し、Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ２＝１に設定する。一方、適応予測判定部６１３は、共通のサブバンドの数がＰ個未満の場合、予測符号化を行わないと判定し、Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ２＝０に設定する。
【０１９９】
このようにして、適応予測判定部６１３は、Ｍ１２ｔ−１およびＭ１２ｔに含まれるサブバンドのうち、共通するサブバンドの数に基づいて、第２レイヤ予測情報Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ２の値を上記のように設定する。これにより、量子化方法が適応的に予測符号化方法または非予測符号化方法のいずれかの方法に切り替えられる。
【０２００】
次に、適応予測判定部６１３は、判定結果を示す情報として第２レイヤ予測情報（Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ２）を利得符号化部６１４および多重化部６０４に出力する。次いで、適応予測判定部６１３は、現フレームにおける第１レイヤ帯域情報、および第２レイヤ帯域情報を用いて、内蔵のバッファを更新する。
【０２０１】
利得符号化部６１４は、内部バッファを有し、過去のフレームにおいて得られた量子化利得を記憶する。また、利得符号化部６１４には、第１レイヤ復号部２１３から、第１レイヤ利得符号化情報が入力される。また、利得符号化部６１４には、適応予測判定部６１３から、第２レイヤ予測情報（Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ２）が入力される。
【０２０２】
利得符号化部６１４は、第２レイヤ予測情報（Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ２）に応じて、量子化方法を適応的に予測符号化方法または非予測符号化方法のいずれかの方法に切り替える。
【０２０３】
［Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ２＝１の場合］
この場合、利得符号化部６１４は、予測符号化を行う。すなわち、利得符号化部６１４は、内蔵のバッファに記憶されている時間的に３つ前までの処理フレームにおいて量子化された量子化利得、および時間的に３つ前までの処理フレームにおける第１レイヤ利得符号化情報を用いて、現フレームの利得を予測することにより、現フレームの量子化利得を生成する。具体的には、利得符号化部６１４は、Ｌ個の各サブバンド毎に、ＧＱ個の利得コードベクトルからなる内蔵の利得コードブックを探索して、下記の式（２５）の二乗誤差Ｇａｉｎ＿ｑ（ｉ）が最小となる利得コードベクトルのインデックスを求める。
【数２５】
2011058758.tif 000027
【０２０４】
この式において、ＧＣ２ｉｊは第２レイヤ符号化部２１５における利得コードブックを構成する利得コードベクトルを示し、ｉは利得コードベクトルのインデックスを示し、ｊは利得コードベクトルの要素のインデックスを示す。例えば、リージョンを構成するサブバンド数が５の場合（Ｌ＝５の場合）、ｊは０〜４の値を取る。
【０２０５】
ここで、Ｃ１ｔｊは時間的にｔフレーム前に第１レイヤ符号化部２１２において量子化された利得を示す。例えば、ｔ＝１の場合、Ｃ１１ｊは時間的に１フレーム前に第１レイヤ符号化部２１２において量子化された利得を示す。同様に、Ｃ２ｔｊは時間的にｔフレーム前の第２レイヤ符号化部２１５にて量子化された利得を示す。またα０〜α３は、利得符号化部６１４に記憶されている４次の線形予測係数である。なお、利得符号化部６１４は、１リージョン内のＬ個のサブバンドをＬ次元ベクトルとして扱い、ベクトル量子化を行う。
【０２０６】
なお、内蔵のバッファに、過去フレームにおける量子化対象帯域の利得が存在しない場合、利得符号化部６１４は、上記の式（２５）において、内蔵のバッファに記憶されている利得のうち、現フレームにおける量子化対象帯域に周波数的に最も近いサブバンドの利得を代用する。
【０２０７】
［Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ２＝０の場合］
この場合、利得符号化部６１４は、非予測符号化を行う。具体的には、利得符号化部６１４は、下記の式（２６）に従い、形状符号化部６０２から入力される理想利得Ｇａｉｎ＿ｉ（ｊ）を直接量子化する。ここでも、利得符号化部６１４は、理想利得をＬ次元ベクトルとして扱い、ベクトル量子化を行う。
【数２６】
2011058758.tif 000028
【０２０８】
利得符号化部６１４は、上記の式（２５）の二乗誤差Ｇａｉｎ＿ｑ（ｉ）が最小となる利得コードベクトルのインデックスＧ＿ｍｉｎを、第２レイヤ利得符号化情報として多重化部６０４に出力する。
【０２０９】
また、利得符号化部６１４は、現フレームで得られた第２レイヤ利得符号化情報Ｇ＿ｍｉｎおよび量子化利得Ｃ１ｔｊ、Ｃ２ｔｊを用いて、下記の式（２７）に従い、内蔵のバッファを更新する。
【数２７】
2011058758.tif 000029
【０２１０】
図１３は、第２レイヤ復号部２１６の主要な構成を示すブロック図である。
【０２１１】
この図において、第２レイヤ復号部２１６は、分離部７０１、形状復号部７０２、および利得復号部７１３を備える。ここで、利得復号部７１３以外の構成要素については、実施の形態１で説明した第２レイヤ復号部２０６の構成要素と同一であるため、同一の符号を付し、説明を省略する。但し、本実施の形態における分離部７０１は、分離した第２レイヤ帯域情報、および第２レイヤ利得符号化情報を、第３レイヤ符号化部２１８に出力する点のみ、実施の形態１における分離部７０１と異なるものとする。
【０２１２】
利得復号部７１３には、分離部７０１から第２レイヤ予測情報（Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ２）および第２レイヤ利得符号化情報が入力される。また、利得復号部７１３には、形状復号部７０２から、ＭＤＣＴ係数の形状の値が入力される。
【０２１３】
利得復号部７１３は、第２レイヤ予測情報が予測復号を行うことを示す場合（つまり、Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ２＝１の場合）は、分離部７０１から入力される利得符号化情報に対し予測復号を行って利得を得る。ここで、利得復号部７１３は、第２レイヤ利得符号化情報、内蔵のバッファに記憶されている過去のフレームの利得、および内蔵の利得コードブックを用いて、第２レイヤ利得符号化情報に対し予測復号を行う。
【０２１４】
一方、利得復号部７１３は、第２レイヤ予測情報が予測復号を行わないことを示す場合（つまり、Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ２＝０の場合）、内蔵の利得コードブックを用いて、第２レイヤ利得符号化情報をそのまま逆量子化して（つまり予測復号せずに）利得を得る。利得復号部７１３は、得られる利得、および形状復号部７０２から入力される形状の値を用いて量子化対象帯域のＭＤＣＴ係数を求め、求めたＭＤＣＴ係数を第２レイヤ復号スペクトルとして加算部２０７に出力する。
【０２１５】
上記のような構成を有する第２レイヤ復号部２１６は以下の動作を行う。なお、ここでは、利得復号部７１３の処理のみ説明する。
【０２１６】
利得復号部７１３は、内蔵バッファを有し、過去のフレームにおいて得られた利得を記憶する。
【０２１７】
利得復号部７１３は、第２レイヤ予測情報（Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ２）に応じて、逆量子化方法を適応的に予測復号方法または非予測復号方法のいずれかの方法に切り替える。
【０２１８】
［Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ２＝１の場合］
この場合、利得復号部７１３は、予測復号する。すなわち、利得復号部７１３は、内蔵のバッファに記憶されている過去のフレームの利得を用いて、現フレームの利得を予測することにより逆量子化を行う。具体的には、利得復号部７１３は、第２レイヤ符号化部２１５の利得符号化部６１４と同様な利得コードブックを内蔵しており、下記の式（２８）に従い、利得の逆量子化を行って利得Ｇａｉｎ＿ｑ’を得る。
【数２８】
2011058758.tif 000030
【０２１９】
ここで、Ｃ１”ｔｊは時間的にｔフレーム前の第１レイヤ復号部２１３において逆量子化された利得の値を示す。例えば、ｔ＝１の場合、Ｃ１”１ｊは１フレーム前の第１レイヤ復号部２１３において逆量子化された利得を示す。また、Ｃ２”ｔｊは同様に第２レイヤ復号部２１５にて逆量子化された利得の値を示す。また、α０〜α３は利得復号部７１３に記憶されている４次の線形予測係数である。利得復号部７１３は、１リージョン内のＬ個のサブバンドをＬ次元ベクトルとして扱い、ベクトル逆量子化を行う。
【０２２０】
なお、内蔵のバッファに過去フレームの復号対象帯域における利得の値が存在しない場合、利得復号部７１３は、上記の式（２８）において、内部バッファに記憶されている利得のうち、現フレームの復号対象帯域に周波数的に最も近いサブバンドの利得を代用する。
【０２２１】
［Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ２＝０の場合］
この場合、利得復号部７１３は、非予測復号する。すなわち、利得復号部７１３は、上記の利得コードブックを用いて、下記の式（２９）に従い利得値を逆量子化する。ここでも、利得をＬ次元ベクトルとして扱い、ベクトル逆量子化を行う。すなわち、予測復号を行わない場合は、利得復号部７１３は、第２レイヤ利得符号化情報Ｇ＿ｍｉｎに対応する利得コードベクトルＧＣ２ｊＧ＿ｍｉｎを直接利得とする。
【数２９】
2011058758.tif 000031
【０２２２】
次いで、利得復号部７１３は、現フレームの逆量子化で得られる利得、および形状復号部７０２から入力される形状の値を用いて、下記の式（３０）に従い第２レイヤ復号スペクトル（復号ＭＤＣＴ係数）Ｘ２”（ｋ）を算出する。なお、ＭＤＣＴ係数の逆量子化において、ｋがＢ（ｊ”）〜Ｂ（ｊ”＋１）−１内に存在する場合、利得はＧａｉｎ＿ｑ’（ｊ”）の値をとる。
【数３０】
2011058758.tif 000032
【０２２３】
次に、利得復号部７１３は、式（２７）に従い内蔵のバッファを更新する。
【０２２４】
利得復号部７１３は、式（３０）に従い算出された第２レイヤ復号スペクトルＸ２”（ｋ）を加算部２０７に出力する。
【０２２５】
図１４は、第３レイヤ符号化部２１８の主要な構成を示すブロック図である。
【０２２６】
この図において、第３レイヤ符号化部２１８は、帯域選択部１４０１、形状符号化部１４０２、適応予測判定部１４０３、利得符号化部１４０４、および多重化部１４０５を備える。ここで、帯域選択部１４０１、形状符号化部１４０２、および多重化部１４０５については、入出力される情報の名称が異なるという点以外は、実施の形態１における第２レイヤ符号化部２０５内の各構成要素と同一であるため、説明を省略する。
【０２２７】
適応予測判定部１４０３には、帯域選択部１４０１から第３レイヤ帯域情報が入力される。また、適応予測判定部１４０３には、第１レイヤ復号部２１３から、第１レイヤ帯域情報が入力される。また、適応予測判定部１４０３には、第２レイヤ復号部２１６から、第２レイヤ帯域情報が入力される。
【０２２８】
適応予測判定部１４０３は、内部バッファを有し、過去に帯域選択部１４０１、第１レイヤ復号部２１３、および第２レイヤ復号部２１６から入力される帯域情報（第３レイヤ帯域情報、第１レイヤ帯域情報、および第２レイヤ帯域情報）を記憶する。
【０２２９】
適応予測判定部１４０３は、入力される各帯域情報（第１レイヤ帯域情報、第２レイヤ帯域情報、第３レイヤ帯域情報）を用いて現フレームの量子化対象帯域と過去のフレームの量子化対象帯域との間で共通のサブバンドの数を求める。共通のサブバンドの数が予め定められた所定値以上の場合、適応予測判定部１４０３は、第３レイヤ帯域情報が示す量子化対象帯域のスペクトル（ＭＤＣＴ係数）に対して予測符号化を行うと判定する。一方、共通のサブバンドの数が所定値より小さい場合、適応予測判定部１４０３は、第３レイヤ帯域情報が示す量子化対象帯域のスペクトル（ＭＤＣＴ係数）に対して予測符号化を行わない（つまり、予測を適用しない符号化を行う）と判定する。
【０２３０】
適応予測判定部１４０３は、判定結果を第３レイヤ予測情報（Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ３）として利得符号化部１４０４および多重化部１４０５に出力する。ここで、適応予測判定部１４０３は、予測を行うと判定した場合には、Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ３の値を１とし、予測を行わない場合には、Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ３の値を０とする。適応予測判定部１４０３の処理の詳細は後述する。
【０２３１】
利得符号化部１４０４には、形状符号化部１４０２から理想利得が入力される。また、利得符号化部１４０４には、適応予測判定部１４０３から、第３レイヤ予測情報が入力される。また、利得符号化部１４０４には、第１レイヤ復号部２１３から第１レイヤ利得符号化情報が入力される。また、利得符号化部１４０４には、第２レイヤ復号部２１６から第２レイヤ利得符号化情報が入力される。
【０２３２】
利得符号化部１４０４は、第３レイヤ予測情報が予測符号化を行うという判定結果を示す場合には、形状符号化部１４０２から入力される理想利得に対して予測符号化を行って、第３レイヤ利得符号化情報を得る。このとき、利得符号化部１４０４は、内蔵のバッファに記憶されている過去のフレームの量子化利得、内蔵の利得コードブック、第１レイヤ利得符号化情報、および第２レイヤ利得符号化情報を用いて、理想利得に対して予測符号化を行って、第３レイヤ利得符号化情報を得る。
【０２３３】
一方、利得符号化部１４０４は、第３レイヤ予測情報が予測符号化を行わないという判定結果を示す場合には、形状符号化部１４０２から入力される理想利得をそのまま量子化する（つまり、予測を適用せずに量子化する）。
【０２３４】
利得符号化部１４０４は、得られる第３レイヤ利得符号化情報を多重化部１４０５に出力する。利得符号化部１４０４の処理の詳細は後述する。
【０２３５】
上記のような構成を有する第３レイヤ符号化部２１８は以下の動作を行う。なお、ここでは、適応予測判定部１４０３および利得符号化部１４０４の処理のみ説明する。
【０２３６】
適応予測判定部１４０３には、第１レイヤ復号部２１３から、第１レイヤ帯域情報が入力される。また、適応予測判定部１４０３には、第２レイヤ復号部２１６から、第２レイヤ帯域情報が入力される。また、適応予測判定部１４０３には、帯域選択部１４０１から、第３レイヤ帯域情報が入力される。
【０２３７】
適応予測判定部１４０３は、内蔵バッファを有し、過去のフレームにおける第３レイヤ帯域情報、第１レイヤ帯域情報、および第２レイヤ帯域情報を記憶する。ここでは、適応予測判定部１４０３が、過去の１フレーム分の帯域情報を記憶するバッファを内蔵している場合を例に挙げて説明する。
【０２３８】
適応予測判定部１４０３は、まず、過去のフレームにおける第３レイヤ帯域情報、第１レイヤ帯域情報、第２レイヤ帯域情報（これらは内蔵バッファに記憶されている）、および現フレームにおける第３レイヤ帯域情報、第１レイヤ帯域情報、第２レイヤ帯域情報を用いて、過去のフレームの量子化対象帯域と現フレームの量子化対象帯域との間で共通のサブバンドの数を求める。
【０２３９】
次に、適応予測判定部１４０３は、共通のサブバンドの数が所定値以上の場合は、予測符号化を行うと判定し、共通のサブバンドの数が所定値より小さい場合は、予測符号化を行わないと判定する。具体的には、適応予測判定部１４０３は、時間的に１つ前の処理フレームにおける第１レイヤ帯域情報が示すサブバンド（集合Ｍ１ｔ−１とする）、第２レイヤ帯域情報が示すサブバンド（集合Ｍ２ｔ−１とする）、および第３レイヤ帯域情報が示すサブバンド（集合Ｍ３ｔ−１とする）の和集合のサブバンド群（集合Ｍ１２３ｔ−１とする）と、現フレームにおける第１レイヤ帯域情報が示すサブバンド（集合Ｍ１ｔとする）、第２レイヤ帯域情報が示すサブバンド（集合Ｍ２ｔとする）、および第３レイヤ帯域情報が示すＬ個のサブバンド（集合Ｍ３ｔとする）の和集合のサブバンド群（集合Ｍ１２３ｔとする）と、を比較する。
【０２４０】
ここで、上記集合Ｍ１２３ｔ−１は、集合Ｍ１ｔ−１、集合Ｍ２ｔ−１、および集合Ｍ３ｔ−１を使って、以下の式（３１）のように表せる。また、集合Ｍ１２３ｔは、集合Ｍ１ｔ、集合Ｍ２ｔ、および集合Ｍ３ｔを使って、以下の式（３２）のように表せる。
【数３１】
2011058758.tif 000033
【数３２】
2011058758.tif 000034
【０２４１】
そして、適応予測判定部１４０３は、共通のサブバンドの数がＰ個以上の場合、予測符号化を行うと判定し、Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ３＝１に設定する。一方、適応予測判定部１４０３は、共通のサブバンドの数がＰ個未満の場合、予測符号化を行わないと判定し、Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ３＝０に設定する。
【０２４２】
このようにして、適応予測判定部１４０３は、Ｍ１２３ｔ−１およびＭ１２３ｔに含まれるサブバンドのうち、共通するサブバンドの数に基づいて、第３レイヤ予測情報Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ３の値を上記のように設定する。これにより、量子化方法が適応的に予測符号化方法または非予測符号化方法のいずれかの方法に切り替えられる。
【０２４３】
次に、適応予測判定部１４０３は、判定結果を示す情報として第３レイヤ予測情報（Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ３）を利得符号化部１４０４および多重化部１４０５に出力する。次いで、適応予測判定部１４０３は、現フレームにおける第３レイヤ帯域情報、第１レイヤ帯域情報、および第２レイヤ帯域情報を用いて、内蔵のバッファを更新する。
【０２４４】
また、利得符号化部１４０４には、第１レイヤ復号部２１３から、第１レイヤ利得符号化情報が入力される。また、利得符号化部１４０４には、第２レイヤ復号部２１６から、第２レイヤ利得符号化情報が入力される。また、利得符号化部１４０４には、適応予測判定部１４０３から、第３レイヤ予測情報（Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ３）が入力される。
【０２４５】
利得符号化部１４０４は、内部バッファを有し、過去のフレームにおいて得られた量子化利得を記憶する。
【０２４６】
利得符号化部１４０４は、第３レイヤ予測情報（Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ３）に応じて、量子化方法を適応的に予測符号化方法または非予測符号化方法のいずれかの方法に切り替える。
【０２４７】
［Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ３＝１の場合］
この場合、利得符号化部１４０４は、予測符号化を行う。すなわち、利得符号化部１４０４は、内蔵のバッファに記憶されている時間的に３つ前までの処理フレームにおいて第３レイヤ符号化部２１８にて量子化された量子化利得、時間的に３つ前までの処理フレームにおける第１レイヤ利得符号化情報、および時間的に３つ前までの処理フレームにおける第２レイヤ利得符号化情報を用いて、現フレームの利得を予測することにより、現フレームの量子化利得を生成する。具体的には、利得符号化部１４０４は、Ｌ個の各サブバンド毎に、ＧＱ個の利得コードベクトルからなる内蔵の利得コードブックを探索して、下記の式（３３）の二乗誤差Ｇａｉｎ＿ｑ（ｉ）が最小となる利得コードベクトルのインデックスを求める。
【数３３】
2011058758.tif 000035
【０２４８】
この式において、ＧＣ３ｉｊは第３レイヤ符号化部２１８における利得コードブックを構成する利得コードベクトルを示し、ｉは利得コードベクトルのインデックスを示し、ｊは利得コードベクトルの要素のインデックスを示す。例えば、リージョンを構成するサブバンド数が５の場合（Ｌ＝５の場合）、ｊは０〜４の値を取る。
【０２４９】
ここで、Ｃ１ｔｊは時間的にｔフレーム前の第１レイヤ符号化部２１２において量子化された利得を示す。例えば、ｔ＝１の場合、Ｃ１１ｊは時間的に１フレーム前の第１レイヤ符号化部２１２において量子化された利得を示す。同様に、Ｃ２ｔｊは時間的にｔフレーム前の第２レイヤ符号化部２１５において量子化された利得を示す。同様に、Ｃ３ｔｊは時間的にｔフレーム前の第３レイヤ符号化部２１８において量子化された利得を示す。またα０〜α３は、利得符号化部１４０４に記憶されている４次の線形予測係数である。なお、利得符号化部１４０４は、１リージョン内のＬ個のサブバンドをＬ次元ベクトルとして扱い、ベクトル量子化を行う。
【０２５０】
なお、内蔵のバッファに、過去フレームにおける量子化対象帯域の利得が存在しない場合、利得符号化部１４０４は、上記の式（３３）において、内蔵のバッファに記憶されている利得のうち、現フレームにおける量子化対象帯域に周波数的に最も近いサブバンドの利得を代用する。
【０２５１】
［Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ３＝０の場合］
この場合、利得符号化部１４０４は、非予測符号化を行う。具体的には、利得符号化部１４０４は、下記の式（３５）に従い、形状符号化部１４０２から入力される理想利得Ｇａｉｎ＿ｉ（ｊ）を直接量子化する。ここでも、利得符号化部１４０４は、理想利得をＬ次元ベクトルとして扱い、ベクトル量子化を行う。
【数３４】
2011058758.tif 000036
【０２５２】
利得符号化部１４０４は、上記の式（３３）または式（３４）の二乗誤差Ｇａｉｎ＿ｑ（ｉ）が最小となる利得コードベクトルのインデックスＧ＿ｍｉｎを、第３レイヤ利得符号化情報として多重化部１４０５に出力する。
【０２５３】
また、利得符号化部１４０４は、現フレームで得られた第３レイヤ利得符号化情報および量子化利得Ｃ１ｔｊ、Ｃ２ｔｊ、Ｃ３ｔｊを用いて、下記の式（３５）に従い、内蔵のバッファを更新する。
【数３５】
2011058758.tif 000037
【０２５４】
以上が、符号化装置１１１の処理の説明である。
【０２５５】
図１５は、本実施の形態における復号装置１１３の内部の主要な構成を示すブロック図である。復号装置１１３は、一例として３つの復号階層（レイヤ）から成る階層復号装置とする。ここでは、符号化装置１１１側と同様、ビットレートの低い方から順に、第１レイヤ、第２レイヤ、第３レイヤと呼ぶことにする。なお、符号化装置１１１内の構成要素の内、第１レイヤ復号部８１２、第２レイヤ復号部８１３、および第３レイヤ復号部８１４以外の構成要素については、実施の形態１における復号装置１０３内の構成要素と同一であるため、ここでは説明を省略する。
【０２５６】
第１レイヤ復号部８１２は、符号化情報分離部８０１から入力される第１レイヤ符号化情報を復号して第１レイヤ復号スペクトルＸ１”（ｋ）を生成し、生成した第１レイヤ復号スペクトルＸ１”（ｋ）を加算部８０６に出力する。第１レイヤ復号部８１２の処理は、符号化装置１１１内の第１レイヤ復号部２１３の処理と同一であるため、説明を省略する。
【０２５７】
第２レイヤ復号部８１３は、符号化情報分離部８０１から入力される第２レイヤ符号化情報を復号して第２レイヤ復号スペクトルＸ２”（ｋ）を生成し、生成した第２レイヤ復号スペクトルＸ２”（ｋ）を加算部８０５に出力する。第１レイヤ復号部８１２の処理は、符号化装置１１１内の第２レイヤ復号部２１６の処理と同一であるため、説明を省略する。
【０２５８】
第３レイヤ復号部８１４は、符号化情報分離部８０１から入力される第３レイヤ符号化情報を復号して第３レイヤ復号スペクトルＸ３”（ｋ）を生成し、生成した第３レイヤ復号スペクトルＸ３”（ｋ）を加算部８０５に出力する。第３レイヤ復号部８１４の処理の詳細については後述する。
【０２５９】
図１６は、第３レイヤ復号部８１４の内部の主要な構成を示すブロック図である。第３レイヤ復号部８１４は、分離部１６０１、形状復号部１６０２、および利得復号部１６０３から主に構成される。
【０２６０】
分離部１６０１は、符号化情報分離部８０１から出力される第３レイヤ符号化情報を、第３レイヤ帯域情報、第３レイヤ形状符号化情報、第３レイヤ利得符号化情報、および第３レイヤ予測情報に分離する。分離部１６０１は、得られる第３レイヤ帯域情報および第３レイヤ形状符号化情報を形状復号部１６０２に出力し、第３レイヤ利得符号化情報および第３レイヤ予測情報を利得復号部１６０３に出力する。
【０２６１】
形状復号部１６０２は、分離部１６０１から入力される第３レイヤ形状符号化情報を復号することにより、分離部１６０１から入力される第３レイヤ帯域情報が示す量子化対象帯域に対応するＭＤＣＴ係数の形状の値を求める。形状復号部１６０２は、求めたＤＣＴ係数の形状の値を利得復号部１６０３に出力する。形状復号部１６０２の処理は、実施の形態１における形状復号部５０２と同一であるため、ここでは説明を省略する。
【０２６２】
利得復号部１６０３には、分離部１６０１から第３レイヤ利得符号化情報および第３レイヤ予測情報が入力される。また、利得復号部１６０３には、第１レイヤ復号部８１２から第１レイヤ利得符号化情報が入力される。また、利得復号部１６０３には、第２レイヤ復号部８１３から第２レイヤ利得符号化情報が入力される。
【０２６３】
利得復号部１６０３は、第３レイヤ予測情報が予測復号を行うことを示す場合（つまり、Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ３＝１の場合）は、第３レイヤ利得符号化情報に対し予測復号を行って利得を得る。ここで、利得復号部１６０３は、第１レイヤ利得符号化情報、第２レイヤ利得符号化情報、内蔵のバッファに記憶されている過去のフレームの利得、および内蔵の利得コードブックを用いて、第３レイヤ利得符号化情報に対し予測復号を行う。
【０２６４】
一方、利得復号部１６０３は、第３レイヤ予測情報が予測復号を行わないことを示す場合（つまり、Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ＝０の場合）、内蔵の利得コードブックを用いて、第３レイヤ利得符号化情報をそのまま逆量子化して（つまり予測復号せずに）利得を得る。
【０２６５】
利得復号部１６０３は、得られる利得、および形状復号部１６０２から入力される形状の値を用いて量子化対象帯域のＭＤＣＴ係数を求め、求めたＭＤＣＴ係数を第３レイヤ復号スペクトルとして加算部８０５に出力する。利得復号部１６０３の処理の詳細は後述する。
【０２６６】
上記のような構成を有する第３レイヤ復号部８１４は以下の動作を行う。
【０２６７】
分離部１６０１は、第３レイヤ符号化情報を、第３レイヤ帯域情報、第３レイヤ形状符号化情報、第３レイヤ利得符号化情報、および第３レイヤ予測情報に分離する。次に、分離部１６０１は、得られる第３レイヤ帯域情報、および第３レイヤ形状符号化情報を形状復号部１６０２に出力し、第３レイヤ利得符号化情報および第３レイヤ予測情報を利得復号部１６０３に出力する。
【０２６８】
利得復号部１６０３は、内蔵バッファを有し、過去のフレームにおいて得られた利得を記憶する。また、利得復号部１６０３には、第１レイヤ復号部８１２から第１レイヤ利得符号化情報が入力される。また、利得復号部１６０３には、第２レイヤ復号部８１３から第２レイヤ利得符号化情報が入力される。また、利得復号部１６０３には、分離部１６０１から第３レイヤ利得符号化情報および第３レイヤ予測情報が入力される。また、利得復号部１６０３には、形状復号部１６０２から、ＭＤＣＴ係数の形状の値が入力される。
【０２６９】
利得復号部１６０３は、第３レイヤ予測情報（Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ３）に応じて、逆量子化方法を適応的に予測復号方法または非予測復号方法のいずれかの方法に切り替える。
【０２７０】
［Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ３＝１の場合］
この場合、利得復号部１６０３は、予測復号する。すなわち、利得復号部１６０３は、内蔵のバッファに記憶されている過去のフレームの利得を用いて、現フレームの利得を予測することにより逆量子化を行う。具体的には、利得復号部１６０３は、第３レイヤ符号化部２１８の利得符号化部１４０４と同様な利得コードブックを内蔵しており、下記の式（３６）に従い、利得の逆量子化を行って利得Ｇａｉｎ＿ｑ’を得る。
【０２７１】
【数３６】
2011058758.tif 000038
ここで、Ｃ１”ｔｊは時間的にｔフレーム前の第１レイヤ復号部８１２において逆量子化された利得を示す。例えば、ｔ＝１の場合、Ｃ１”１ｊは１フレーム前の第１レイヤ復号部８１２において逆量子化された利得を示す。同様に、Ｃ２”ｔｊおよびＣ３”ｔｊはそれぞれ時間的にｔフレーム前の第２レイヤ復号部８１３および第３レイヤ復号部８１４において逆量子化された利得を示す。また、α０〜α３は、利得復号部１６０３に記憶されている４次の線形予測係数である。利得復号部１６０３は、１リージョン内のＬ個のサブバンドをＬ次元ベクトルとして扱い、ベクトル逆量子化を行う。
【０２７２】
なお、内蔵のバッファに過去フレームの復号対象帯域における利得が存在しない場合、利得復号部１６０３は、上記の式（３６）において、内部バッファに記憶されている利得のうち、現フレームの復号対象帯域に周波数的に最も近いサブバンドの利得を代用する。
【０２７３】
［Ｆｌａｇ＿ＰＲＥ３＝０の場合］
この場合、利得復号部１６０３は、非予測復号する。すなわち、利得復号部１６０３は、上記の利得コードブックを用いて、下記の式（３７）に従い利得値を逆量子化する。ここでも、利得をＬ次元ベクトルとして扱い、ベクトル逆量子化を行う。すなわち、予測復号を行わない場合は、利得復号部１６０３は、利得符号化情報Ｇ＿ｍｉｎに対応する利得コードベクトルＧＣ３ｊＧ＿ｍｉｎを直接利得とする。
【数３７】
2011058758.tif 000039
【０２７４】
次いで、利得復号部１６０３は、現フレームの逆量子化で得られる利得、および形状復号部１６０２から入力される形状の値を用いて、下記の式（３８）に従い第３レイヤ復号スペクトル（復号ＭＤＣＴ係数）Ｘ３”（ｋ）を算出する。なお、ＭＤＣＴ係数の逆量子化において、ｋがＢ（ｊ”）〜Ｂ（ｊ”＋１）−１内に存在する場合、利得はＧａｉｎ＿ｑ’（ｊ”）の値をとる。
【数３８】
2011058758.tif 000040
【０２７５】
次に、利得復号部１６０３は、式（３５）に従い内蔵のバッファを更新する。
【０２７６】
利得復号部１６０３は、上記の式（３８）に従い算出された第３レイヤ復号スペクトルＸ３”（ｋ）を加算部８０５に出力する。
【０２７７】
以上が、復号装置１１３の処理説明である。
【０２７８】
このように、本実施の形態によれば、第１レイヤ符号化部２１２、第２レイヤ符号化部２１５、および第３レイヤ符号化部２１８は、符号化対象とする帯域を階層（レイヤ）毎に選択する階層符号化方式において、時間的に前の処理フレームにおける各レイヤの符号化結果に基づいて、現レイヤの周波数パラメータの符号化方法を切り替える。これにより、符号化装置１１１が符号化対象とする帯域を階層（レイヤ）毎に選択する階層符号化方式を用いる場合に、現フレームの周波数パラメータの符号化効率が向上し、その結果復号信号の品質を改善することができる。さらに、実施の形態１とは異なり、各レイヤの利得符号化部は、各レイヤ以下のレイヤの量子化利得のみを用いて適応予測量子化を行う。これにより、時間軸上でビットレート（レイヤ数）が切り替わるような伝送環境においても、符号化装置と復号装置とが同一条件で符号化／復号することができるため、符号化性能を保証することができる。
【０２７９】
なお、本実施の形態では、各レイヤの符号化部が予測情報を算出し、これを伝送する構成について説明した。そして、本実施の形態では、適応予測判定部３１３、６１３、１４０３が、時間的に１つ前の処理フレームにおいて量子化された帯域情報と、現フレームにおいて選択された帯域情報とを用いて予測情報を設定した。ここで、帯域情報および予測情報は、復号装置１１３においても同様の処理により予測情報を算出することが可能である。したがって、上記判定方法を採る構成に対しては、予測情報を符号化装置１１１から復号装置１１３へ伝送しなくともよい。但し、復号装置１１３での適応予測判定部における演算量を削減するためには、本実施の形態に説明したように、予測情報を伝送する構成が有効である。
【０２８０】
以上、本発明の実施の形態について説明した。
【０２８１】
なお、上記実施の形態では、符号化装置が３つの符号化階層（レイヤ）から成る構成について説明したが、本発明はこれに限らず、階層数が３以外の構成においても同様に適用できる。
【０２８２】
また、上記実施の形態では、符号化情報等の情報が連続する２ステップで多重化が行なわれる場合には、後段のステップにてまとめて多重化を行なっても良い（例えば、多重化部３０５と符号化情報統合部２０９との２ステップなど）。また、多重化された符号化情報等の情報が、連続する２ステップで分離される場合には、前段のステップにてまとめて分離を行なっても良い（例えば、符号化情報分離部８０１と分離部１６０１との２ステップなど）。また、３つ以上の信号が連続する２ステップで加算される場合には、一括でまとめて加算しても良い（例えば、加算部８０５と加算部８０６との２ステップなど）。
【０２８３】
また、上記実施の形態における復号装置は、上記実施の形態における符号化装置から伝送された符号化情報を用いて処理を行うとしたが、本発明はこれに限定されない。必要なパラメータやデータを含む符号化情報であれば、必ずしも上記実施の形態における符号化装置からの符号化情報でなくても処理は可能である。
【０２８４】
また、信号処理プログラムを、メモリ、ディスク、テープ、ＣＤ、ＤＶＤ等の機械読み取り可能な記録媒体に記録、書き込みをし、動作を行う場合についても、本発明は適用することができ、本実施の形態と同様の作用および効果を得ることができる。
【０２８５】
また、上記実施の形態では、本発明をハードウェアで構成する場合を例にとって説明したが、本発明はソフトウェアで実現することも可能である。
【０２８６】
また、上記実施の形態の説明に用いた各機能ブロックは、典型的には集積回路であるＬＳＩとして実現される。これらは個別に１チップ化されてもよいし、一部または全てを含むように１チップ化されてもよい。ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【０２８７】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル／プロセッサを利用してもよい。
【０２８８】
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適用等が可能性としてありえる。
【０２８９】
２００９年１１月１３日出願の特願２００９−２５９９４９に含まれる明細書、図面及び要約書の開示内容は、すべて本願に援用される。
【産業上の利用可能性】
【０２９０】
本発明にかかる符号化装置、復号装置およびこれらの方法は、階層的に量子化対象帯域を選択し、符号化／復号する構成において、復号信号の品質を向上することができ、例えば、パケット通信システム、移動通信システムなどに適用できる。
【符号の説明】
【０２９１】
１０１、１１１  符号化装置
１０２  伝送路
１０３、１１３  復号装置
２０１、８０７  直交変換処理部
２０２、２１２  第１レイヤ符号化部
２０３、２１３、８０２、８１２  第１レイヤ復号部
２０４、２０７、８０５、８０６  加算部
２０５、２１５  第２レイヤ符号化部
２０６、２１６、８０３、８１３  第２レイヤ復号部
２０８、２１８  第３レイヤ符号化部
２０９  符号化情報統合部
３０１、６０１、１４０１  帯域選択部
３０２、６０２、１４０２  形状符号化部
３０３、３１３、６１３、１４０３  適応予測判定部
３０４、３１４、６０３、６１４、１４０４  利得符号化部
３０５、６０４、１４０５  多重化部
５０１、７０１、１６０１  分離部
５０２、７０２、１６０２  形状復号部
５０３、５１３、７０３、７１３、１６０３  利得復号部
８０１  符号化情報分離部
８０４、８１４  第３レイヤ復号部
【図１】
2011058758.tif 000041
【図２】
2011058758.tif 000042
【図３】
2011058758.tif 000043
【図４】
2011058758.tif 000044
【図５】
2011058758.tif 000045
【図６】
2011058758.tif 000046
【図７】
2011058758.tif 000047
【図８】
2011058758.tif 000048
【図９】
2011058758.tif 000049
【図１０】
2011058758.tif 000050
【図１１】
2011058758.tif 000051
【図１２】
2011058758.tif 000052
【図１３】
2011058758.tif 000053
【図１４】
2011058758.tif 000054
【図１５】
2011058758.tif 000055
【図１６】
2011058758.tif 000056
【国際調査報告】
2011058758.tif 000057
2011058758.tif 000058
2011058758.tif 000059
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